大脑类器官可以提供与真实大脑相似的连接

　　

东京大学工业科学研究所的研究人员发现，为实验室培养的“大脑类器官”提供与真实大脑相似的连接，可以促进它们的发育和活动。

即使对该领域的研究人员来说，在培养皿中培育具有功能的类人脑组织的想法听起来也总是遥不可及。为了实现未来的目标，一个日本和法国的研究小组已经开发出一种技术，以类似于我们大脑回路的方式连接实验室培养的模拟大脑组织。

这项研究发表在《Nature Communications》杂志上。

研究大脑发育和功能的确切机制具有挑战性。动物研究受到物种之间大脑结构和功能差异的限制，而且在实验室中培养的脑细胞往往缺乏人类大脑细胞特有的联系。更重要的是，研究人员越来越意识到，这些区域间的连接，以及它们所创造的回路，对于定义我们作为人类的许多大脑功能都很重要。

之前的研究试图在实验室条件下创造大脑回路，这推动了该领域的发展。东京大学的研究人员最近发现了一种方法，可以在实验室培养的“类神经器官”之间建立更多的生理联系。类神经器官是一种实验模型组织，在这种组织中，人类干细胞被培养成三维发育的模仿大脑的结构。研究小组通过轴突束将类器官连接起来，这与活人大脑中的区域连接方式相似。

“在实验室条件下培养的单神经类器官中，细胞开始表现出相对简单的电活动，”该研究的共同主要作者Tomoya Duenki说。“当我们用轴突束连接两个神经类器官时，我们能够看到这些双向连接是如何在类器官之间产生和同步活动模式的，这与大脑中两个区域之间的连接有一些相似之处。”

与轴突束连接的脑类器官显示出比单一类器官或使用先前技术连接的脑类器官更复杂的活动。此外，当研究小组使用一种称为光遗传学的技术刺激轴突束时，类器官的活性相应改变，类器官在一段时间内受到这些变化的影响，这一过程被称为可塑性。

该研究的资深作者Yoshiho Ikeuchi解释说:“这些发现表明，轴突束的连接对复杂网络的发展很重要。值得注意的是，复杂的大脑网络负责许多深奥的功能，比如语言、注意力和情感。”

考虑到大脑网络的改变与各种神经和精神疾病有关，更好地了解大脑网络是很重要的。研究实验室培养的人类神经回路的能力将提高我们对这些网络在不同情况下如何形成和变化的认识，并可能导致改善这些疾病的治疗方法。