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摘要：MuotriLab/UCTV）科学家在实验室中创造了微型大脑，形成了复杂的网络，产生了类似于早产儿大脑发育过程中产生的脑电波，根据一项新的研究，在实验室中培育微型大脑的想法并不新鲜；研究人员已经这样做了近十年。，而先前的研究表明，实验室生产的微型大脑可以产生脑细胞放电，研究人员报告说，它们每分钟大约发射3000次，穆奥特里说。实验室创造器官的三大技术7种欺骗大脑的...3D图像：探索最初发表在《生命科学》上的人脑。
科学家在实验室中创造了微型大脑，形成了复杂的网络，产生了类似于早产儿大脑发育过程中产生的脑电波，根据一项新的研究，
在实验室中培育微型大脑的想法并不新鲜；研究人员已经这样做了近十年。但大多数研究都是利用这些微型大脑或“有机物”来研究大规模的结构。
例如，据《生命科学》先前报道，有一个小组开发出了能够生长血管的微型大脑。另一组将微型大脑暴露于寨卡病毒中，以了解它如何导致异常的小头或小头畸形。
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，但在自闭症、精神分裂症、双相情感障碍甚至抑郁症等情况下，大脑是完整的，问题取决于该研究的资深作者、加州大学圣地亚哥分校细胞与分子医学系副教授、干细胞项目主任艾莉森·穆奥特里说。这是实验室培育的大脑第一次形成复杂的神经网络，产生强大的脑波。
为此，Muotri和他的团队从人的皮肤和血液中提取了人类干细胞，这些细胞可以根据正确的指令变形成任何类型的细胞。研究人员将这些干细胞暴露在化学指令下，这些化学指令将细胞转化为脑细胞。
在很大程度上，这些细胞形成了神经前体细胞，大脑特有的细胞，可以增殖并产生多种类型的脑细胞。在实验室培养皿中培养2-5个月后，这些祖细胞形成谷氨酸能神经元、兴奋性脑细胞或传播信息的脑细胞。
大约4个月后，微型大脑停止制造兴奋性神经元，开始制造星形胶质细胞。这些脑细胞有助于形成突触，即神经递质或大脑化学物质传递信息的脑细胞之间的间隙。最后，前体细胞开始产生抑制性神经元，抑制大脑活动，或阻止神经元传递信息。这时“活动开始变得更加复杂，因为现在我们正在平衡兴奋和抑制，”Muotri说，
当细胞分裂和分化时，它们最终开始“自我组织成类似人类皮层的东西，”Muotri说。大脑皮层是大脑的外层，在意识中起着重要的作用。
“迷你大脑”实际上看起来不像人脑的微型版本。相反，它们是白色的球状物，漂浮在它们生长的红色汤中，穆奥特里说。他们成长到直径只有0.2英寸（0.5厘米），但他们的神经网络在停止之前持续进化了9到10个月，他说，
在整个迷你大脑的生长过程中，研究小组使用一组连接到神经元的微型电极来测量大脑活动。研究人员发现，在大约两个月的时间里，微型大脑中的神经元开始发出零星的信号，频率都是一样的。Muotri说，经过几个月的发展，大脑以不同的频率和更规律地发射信号，表明大脑活动更加复杂。
，而先前的研究表明，实验室生产的微型大脑可以产生脑细胞放电，研究人员报告说，它们每分钟大约发射3000次，穆奥特里说。然而，在这项研究中，神经元每分钟发射近30万次，这“更接近人类大脑，”他说，
研究小组随后使用机器学习算法来比较这些微型大脑与早产儿的大脑活动。研究人员训练他们的程序来学习从39个6到9个半月大的早产儿脑电波中记录下来。
科学家们将来自微型大脑的脑电波模式输入到算法中，发现在微型大脑发育25周后，它再也无法区分来自人类大脑和来自实验室大脑的数据。”Muotri说：“这说明迷你大脑和人脑的生长和发育过程是相似的。”这项研究很好地表明，“你可以制造出这种可复制的实验系统，在那里你可以处理对人类大脑的发育至关重要的过程。”“人类，”约翰·霍普金斯动物试验替代品中心主任托马斯·哈顿博士说，他也曾在实验室研究开发微型大脑，但他并没有参与这项研究。
“胚胎大脑的不可接近性是这些模型提供不同东西的原因之一，“他说。”但这也意味着，你说真话的机会非常有限。“虽然脑电图信号与早产儿的相似，但它们在时间上稍有偏差，”他补充道。
当人类胚胎与母亲相连，从而从外部接收信号时，这些实验室培养的大脑与任何东西都没有联系。”这些细胞没有输入或输出，它们无法识别世界上发生的任何事情。所以他们“绝对没有”意识。
这是大多数科学家都会同意的，但“很难说，”Muotri说我们的神经科学家甚至不同意我们可以做些什么来测量他们是否有意识。
人脑发送信号来帮助我们与环境互动。例如，我们看到一只虫子，眼睛向脑细胞发送信号，脑细胞相互发送信号，让我们知道我们看到了一只虫子。
那么，为什么这些实验室培育的大脑会发送信号呢？他们可能在说什么呢？”这是一个我们不知道的问题，因为胚胎大脑真的是一个黑匣子。他说，在这些早期阶段，大多数信号似乎都涉及到“自我连线”或相互连接的指令。无论如何，他说
，他希望这样的研究能帮助我们理解早期大脑连线是如何产生复杂大脑的，当线路出错时会发生什么情况。
Muotri和他的团队说，他们现在希望能进一步 ... 大脑器官，看看它们是否能在9到10个月后发育。研究人员还想建立大脑紊乱模型，例如用取自自闭症儿童的细胞制造大脑器官，为了了解他们的大脑网络是如何发展的。
这一发现发表在今天（8月29日）的《细胞干细胞》杂志上。
实验室创造器官的三大技术7种欺骗大脑的 ... 3D图像：探索最初发表在《生命科学》上的人脑。
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