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實驗室造迷你大腦! 類早產兒腦電波!?

2018/11/21 編譯/李林璦

實驗室造迷你大腦! 類早產兒腦電波!?(圖片來源:Alysson Muotri研究室)

實驗室造迷你大腦! 類早產兒腦電波!?(圖片來源:Alysson Muotri研究室)

近日(15),加州大學(University of California)聖地牙哥分校以神經科學家Alysson Muotri為首的研究團隊,誘導人類幹細胞形成大腦皮質組織,並培養了數百種腦器官,發現這些類器官首次自發性地產生類似人類早產兒的腦電波,可以幫助研究人員探索早期的大腦發育障礙。此研究發表於美國神經科學學會年會(Society for Neuroscience, SfN)上。 

早期大腦發育一直是難以研究的議題,由於難以取得用於分析的胎兒組織樣本,且不可能在子宮內研究胎兒,導致該領域的進展十分緩慢。 

研究人員誘導人類幹細胞形成大腦中控制認知與感覺的皮質組織,並利用10個月培養大腦中的器官形成一個「迷你大腦」。 

研究人員連續記錄了迷你大腦表面的腦電波圖(electroencephalogram, EEG),六個月後,這些類器官(organoids)的放電率高於之前構建的其他大腦器官。 

此外,也發現,在成熟的大腦中,神經元形成的同步網絡以可預測的節奏放電,但是類器官卻表現出不規則的腦電波圖模式,類似於在發育中的大腦中看到的同步腦波混亂的情形,當研究人員將這些節律與早產兒的腦電波圖進行比較時,他們發現迷你大腦的節律模式與孕25-39周出生的嬰兒相似。

 研究人員表示,這些類器官並不是真正的人腦,它們並不囊括大腦皮層中發現的所有細胞類型,也沒有與其他大腦區域連接。 

目前正在努力讓這些迷你大腦長期生長,以觀察這些類器官是否會繼續成熟,並在未來計畫將這些類器官連接到大腦或身體其他部分來研究這些結構是否能像正常皮質一樣具有功能。 

西雅圖艾倫腦科學研究所的神經學家Christof Koch認為此研究還引發了關於類器官是否能夠發展出意識的倫理問題。

而對此疑義,Muotri表示,如果有證據顯示這些類器官已經產生自我意識,他會考慮停止這項研究,但是目前還處於研究最初階段,尚不能對這種可能性有一個明確的看法。

赫爾辛基大學的神經生理學家Sampsa Vanhatalo則認為,雖然類器官的腦電波圖看起來像早產兒的腦電波,但並不代表它們正在與早產兒有同樣的功能。 

賓夕法尼亞大學的發育神經學家HongJunSong認為,這是一項有趣且令人驚訝的研究,儘管這項工作還處於初步階段,但與早產兒腦電波圖模式具有相似性,表示類器官最終可能對研究癲癇或自閉症等大腦發育障礙以及協助研究人員瞭解發育中的人腦其EEG節律是有所幫助的。

參考資料:Lab-grown ‘mini brains’ produce electrical patterns that resemble those of premature babies

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