从开始培养到10个月左右的“人造迷你大脑”，它们是由人类成体干细胞制作而成。（图据法新社）

据法新社（2019年）8月30日报道，最新一期的国际干细胞研究顶级期刊《Cell Stem Cell》上刊登了一份惊人的研究报告。美国加州大学的研究人员称，首次在实验室培养的“迷你人造大脑”上观测到了类似于早产儿的脑电波活动。不过，研究人员目前尚不能断定这种豌豆般大小的“人造大脑”是否因此而产生了意识活动。

据报道，未来，该团队的目标是进一步改善这些“迷你人造大脑”，并利用它们来了解与神经网络功能障碍相关的疾病，如自闭症、癫痫和精神分裂症。

飞跃性进步主要集中在两个方面

据了解，这种由人类成体干细胞制作的“脑细胞集合体”又被称为“迷你人造大脑”。通过将它们置于模拟大脑发育环境的培养物中，干细胞分化成不同类型的脑细胞，并组织成类似于发育中人脑的三维结构。到目前为止，“迷你人造大脑”已经问世有十多年时间了。这次是科学家首次在“迷你人造大脑”上成功开发出发达的功能性神经细胞网络。

美国加州大学圣地亚哥分校的生物学家阿里森·穆特里（Alysson Muotri）及其团队进行了这次试验，并把研究论文发在了8月29日发行的《Cell Stem Cell》上。根据该论文显示，这次取得的飞跃性进步主要集中在两个方面。

第一个进步是改进了干细胞的培养过程，优化了包括培养基等的生产方法。第二个进步是，让“迷你人造大脑”的神经元有足够的的时间进行发育，就像子宫里婴儿的大脑在不断发育一样。对此，论文的通讯作者穆特里表示：“人类最早的神经发育情况正在基因组编码中。我们在体外观察到的神经活动水平是前所未有的，这离实际生成复杂神经网络的这些早期阶段的模型又近了一步。”

据报道，穆特里的研究团队大概花了2个月时间来检测“迷你人造大脑”突然释放出的脑电波。这些脑电波信号最开始很稀疏，但是都以同样的频率发射。随着“迷你人造大脑”的不断成长，它会以不同的频率发射脑电波，而且开始出现定期的信号。这表明“迷你人造大脑”进一步发展了神经网络。

具有跟人类大脑类似的成长轨迹？

为了比较早期发育过程中类器官的脑波模式和人脑的脑波模式，该团队训练了一种机器学习算法，记录了39名6到9个半月大早产儿的脑电波。该算法能够预测这些类器官在培养液中发育了多少周，这表明它们与人脑有着相似的成长轨迹。

不过，关于新生儿究竟是在哪个发展阶段才开始产生意识的、这个“意识”究竟该如何来定义，目前科学界还存在很大的争议。根据2013年发布的一项有关“新生儿大脑活动调查研究报告”显示，新生儿大概是在出生5个月之后才会对它看到的脸进行意识性的思考，这会成为它大脑里面的短期性“记忆”。

虽然具有跟人脑类似的成长轨迹，但穆特里认为：这些“迷你人造大脑”不太可能具有意识等精神活动，它们仍然是一个非常初级的模型。他说：“这些类器官没有我们人脑的其他部分和结构，所以这些脑电波与真实大脑中的活动可能没有任何关系。”

不过，他不排除在将来的研究中会获得一些非常接近人脑中控制行为、思想或记忆的信号。他说：“现有的证据还不够充分。”

技术还不成熟，还涉及到伦理问题

穆特里透露说，“迷你人造大脑”的发育在9-10个月之后就会自动停止，出现“死亡”状态。目前，还不清楚导致这种现象发生的原因。该团队希望进一步弄清楚跟“迷你人造大脑”相关的更基本的问题。穆特里说：“不知道是不是因为没有形成新的血管系统，导致无法持续性给它们的内部提供营养成分。或者只是缺少以感觉的形式输入的刺激？”

据报道，未来，该团队的目标是进一步改善这些“迷你人造大脑”，并利用它们来了解与神经网络功能障碍相关的疾病，如自闭症、癫痫和精神分裂症。穆特里说：“作为一名科学家，我希望能够越来越接近人类大脑。因为这样做，我可以帮助患有神经疾病的人，给他们更好的治疗和生活质量。但这要由我们来决定极限在哪里，可能是技术还没有准备好，或是我们不知道如何控制技术。这与围绕基因编辑婴儿的讨论是一样的，这就是为什么我们要有伦理委员会来代表社会各个方面对我们的研究进行审查。”

来源：红星新闻

作者：记者 蒋伊晋 罗天综合编译报道