從開始培養(yǎng)到10個(gè)月左右的“人造迷你大腦”，它們是由人類成體干細(xì)胞制作而成。（圖據(jù)法新社）
據(jù)法新社（2019年）8月30日?qǐng)?bào)道，最新一期的國(guó)際干細(xì)胞研究頂級(jí)期刊《Cell Stem Cell》上刊登了一份驚人的研究報(bào)告。美國(guó)加州大學(xué)的研究人員稱，首次在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的“迷你人造大腦”上觀測(cè)到了類似于早產(chǎn)兒的腦電波活動(dòng)。不過，研究人員目前尚不能斷定這種豌豆般大小的“人造大腦”是否因此而產(chǎn)生了意識(shí)活動(dòng)。
據(jù)報(bào)道，未來(lái)，該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是進(jìn)一步改善這些“迷你人造大腦”，并利用它們來(lái)了解與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能障礙相關(guān)的疾病，如自閉癥、癲癇和精神分裂癥。
飛躍性進(jìn)步主要集中在兩個(gè)方面
據(jù)了解，這種由人類成體干細(xì)胞制作的“腦細(xì)胞集合體”又被稱為“迷你人造大腦”。通過將它們置于模擬大腦發(fā)育環(huán)境的培養(yǎng)物中，干細(xì)胞分化成不同類型的腦細(xì)胞，并組織成類似于發(fā)育中人腦的三維結(jié)構(gòu)。到目前為止，“迷你人造大腦”已經(jīng)問世有十多年時(shí)間了。這次是科學(xué)家首次在“迷你人造大腦”上成功開發(fā)出發(fā)達(dá)的功能性神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。
美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的生物學(xué)家阿里森·穆特里（Alysson Muotri）及其團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了這次試驗(yàn)，并把研究論文發(fā)在了8月29日發(fā)行的《Cell Stem Cell》上。根據(jù)該論文顯示，這次取得的飛躍性進(jìn)步主要集中在兩個(gè)方面。
第一個(gè)進(jìn)步是改進(jìn)了干細(xì)胞的培養(yǎng)過程，優(yōu)化了包括培養(yǎng)基等的生產(chǎn)方法。第二個(gè)進(jìn)步是，讓“迷你人造大腦”的神經(jīng)元有足夠的的時(shí)間進(jìn)行發(fā)育，就像子宮里嬰兒的大腦在不斷發(fā)育一樣。對(duì)此，論文的通訊作者穆特里表示：“人類最早的神經(jīng)發(fā)育情況正在基因組編碼中。我們?cè)隗w外觀察到的神經(jīng)活動(dòng)水平是前所未有的，這離實(shí)際生成復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的這些早期階段的模型又近了一步?！?/p>
據(jù)報(bào)道，穆特里的研究團(tuán)隊(duì)大概花了2個(gè)月時(shí)間來(lái)檢測(cè)“迷你人造大腦”突然釋放出的腦電波。這些腦電波信號(hào)最開始很稀疏，但是都以同樣的頻率發(fā)射。隨著“迷你人造大腦”的不斷成長(zhǎng)，它會(huì)以不同的頻率發(fā)射腦電波，而且開始出現(xiàn)定期的信號(hào)。這表明“迷你人造大腦”進(jìn)一步發(fā)展了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
具有跟人類大腦類似的成長(zhǎng)軌跡？
為了比較早期發(fā)育過程中類器官的腦波模式和人腦的腦波模式，該團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，記錄了39名6到9個(gè)半月大早產(chǎn)兒的腦電波。該算法能夠預(yù)測(cè)這些類器官在培養(yǎng)液中發(fā)育了多少周，這表明它們與人腦有著相似的成長(zhǎng)軌跡。
不過，關(guān)于新生兒究竟是在哪個(gè)發(fā)展階段才開始產(chǎn)生意識(shí)的、這個(gè)“意識(shí)”究竟該如何來(lái)定義，目前科學(xué)界還存在很大的爭(zhēng)議。根據(jù)2013年發(fā)布的一項(xiàng)有關(guān)“新生兒大腦活動(dòng)調(diào)查研究報(bào)告”顯示，新生兒大概是在出生5個(gè)月之后才會(huì)對(duì)它看到的臉進(jìn)行意識(shí)性的思考，這會(huì)成為它大腦里面的短期性“記憶”。
雖然具有跟人腦類似的成長(zhǎng)軌跡，但穆特里認(rèn)為：這些“迷你人造大腦”不太可能具有意識(shí)等精神活動(dòng)，它們?nèi)匀皇且粋€(gè)非常初級(jí)的模型。他說：“這些類器官?zèng)]有我們?nèi)四X的其他部分和結(jié)構(gòu)，所以這些腦電波與真實(shí)大腦中的活動(dòng)可能沒有任何關(guān)系?！?/p>
不過，他不排除在將來(lái)的研究中會(huì)獲得一些非常接近人腦中控制行為、思想或記憶的信號(hào)。他說：“現(xiàn)有的證據(jù)還不夠充分?！?/p>
技術(shù)還不成熟，還涉及到倫理問題
穆特里透露說，“迷你人造大腦”的發(fā)育在9-10個(gè)月之后就會(huì)自動(dòng)停止，出現(xiàn)“死亡”狀態(tài)。目前，還不清楚導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的原因。該團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步弄清楚跟“迷你人造大腦”相關(guān)的更基本的問題。穆特里說：“不知道是不是因?yàn)闆]有形成新的血管系統(tǒng)，導(dǎo)致無(wú)法持續(xù)性給它們的內(nèi)部提供營(yíng)養(yǎng)成分?；蛘咧皇侨鄙僖愿杏X的形式輸入的刺激？”
據(jù)報(bào)道，未來(lái)，該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是進(jìn)一步改善這些“迷你人造大腦”，并利用它們來(lái)了解與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能障礙相關(guān)的疾病，如自閉癥、癲癇和精神分裂癥。穆特里說：“作為一名科學(xué)家，我希望能夠越來(lái)越接近人類大腦。因?yàn)檫@樣做，我可以幫助患有神經(jīng)疾病的人，給他們更好的治療和生活質(zhì)量。但這要由我們來(lái)決定極限在哪里，可能是技術(shù)還沒有準(zhǔn)備好，或是我們不知道如何控制技術(shù)。這與圍繞基因編輯嬰兒的討論是一樣的，這就是為什么我們要有倫理委員會(huì)來(lái)代表社會(huì)各個(gè)方面對(duì)我們的研究進(jìn)行審查?！?/p>
來(lái)源：紅星新聞
作者：記者 蔣伊?xí)x 羅天綜合編譯報(bào)道