你相信嗎？人鼠混合大腦出現了，人類神經元接受刺激老鼠很快就做出反應！近期一項研究表明，移植到老鼠體內的微型人類大腦可以發送信號並指揮老鼠做出反應（圖1）。比如，碰碰老鼠鬍鬚，腦細胞就能正常做出相應的反饋。這個研究成果證明人類幹細胞生長的神經元可以與活嚙齒動物的神經細胞相互作用，對推動人類大腦疾病療法的進程有不可小覷的作用。
圖1 人腦類器官（亮綠色）被移植到新生幼鼠的大腦中，創造出神經元介面的混合大腦（圖源：Nature）
七年前，美國斯坦福大學的研究人員在實驗室里用人類幹細胞培育出人腦組織，然後將該組織注入新生大鼠的大腦中。研究結果於10月12日發表在Nature上，結果表明類似大腦的人體組織與老鼠的大腦組織結合，然後繼續生長，並且這些腦細胞似乎會影響老鼠的行為。
人類「迷你大腦」移植到大鼠體內
長到原來6倍大
研究人員將用人類幹細胞培養的人體組織注入大鼠的體感皮層，即老鼠接收和處理觸覺或疼痛等感覺信息的區域（圖2）。經過兩周左右的訓練，每當研究人員使用藍光激光刺激老鼠體內的人類神經元時，老鼠就會開始舔嘴並尋找水源。這意味著人類細胞相互作用得足夠好，可以幫助驅動動物的行為。此外，當研究人員戳老鼠的鬍鬚時，他們發現皮層中的人類細胞會發出反應，這表明這些細胞能夠獲取感覺信息。
圖2 在發育中的大鼠皮質中移植人類皮質類器官（圖源：Nature）
研究者之一教授帕伊卡說：「在我們刺激鬍鬚後，人類神經元的反應變得非常快。事實上，超過70%的人類神經元在受到刺激的1秒鐘左右就開始了某種形式的活動，這佐證了它們是相互作用的。」人類神經元已成為老鼠腦電路的一部分，在顯微鏡下，這些神經元閃爍著「光」。
人類「迷你大腦」在移植大鼠體內之後，人類神經元在大約8個月的時間內增長到了原來的6倍大，約佔大鼠大腦單個半球的三分之一。這些接受移植的大鼠並沒有出現研究人員十分擔心的癲癇等健康問題。在移植一年後，超過70%的大鼠還活著。
研究探索始於數十年前，
可幫助治療自閉症
該研究是嘗試將人類細胞移植到動物身上的最新案例。人類細胞移植到動物體內的科學探索始於幾十年前，一系列的探索取得了成功（圖3）。
圖3 人類細胞移植到動物體內進程 | 製圖：生物探索編輯團隊
布里凡洛表示，斯坦福大學的研究是新穎且具有里程碑式意義的，此次研究能夠培養出代表人類大腦皮層的複雜3D結構。大腦皮層是大腦最重要的組成部分，也是認知中心所在的地方。研究人員希望，人鼠移植的能力幫助人類更好地了解基因突變如何影響大腦迴路，以及如何影響人類的思維和行為方式。
這種類型的大鼠模型還可用於研究精神疾病、自閉症、帕金森氏症或阿爾茨海默氏症等神經退行性疾病，甚至可以用於確定新的治療方法或測試其有效性。
加利福尼亞州拉霍亞索爾克生物研究所的神經科學家Rusty Gage很高興看到斯坦福大學試驗的成果。試驗中，由於新生幼鼠的大腦比成年動物的大腦更具可塑性，它們能夠更好地接收新細胞。但Gage表示：目前仍面臨著挑戰，但可以確定的是人腦移植程序的前景不可限量。
目前面臨的挑戰即道德倫理問題，研究人員擔心創造嚙齒動物和人類腦部的「雜交種」可能會傷害動物，或者創造出具有人類大腦的動物。去年，由美國國家科學院、工程院和醫學院組織的發布的一份報告顯示，人腦類器官仍然太原始，無法獲得意識、無法獲得類似人工智慧的能力，需要受法律監管。帕斯卡表示，他的團隊的類器官移植不會導致大鼠癲癇發作或記憶力減退等問題，而且似乎也沒有顯著改變動物行為。
但國家科學院小組成員阿洛塔表示，隨著科學的進步，問題可能會出現。「不能只討論一次就任其發展，」阿洛塔補充說，需要權衡對人體類器官的擔憂與神經和精神疾病患者的需求。大腦類器官和人類-動物混合大腦可以揭示很多疾病的潛在機制，並為研究人員測試精神分裂症和雙相情感障礙等疾病提供治療的方法。
撰文|喬維鈞
排版|喬維鈞
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參考資料：
[1]https://www.nature.com/articles/s41586-022-05277-w#author-information
[2]https://tech.creaders.net/2022/10/13/2535641.html
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