日本和法国的研究人员团队开发了一种技术,可以以类似于人脑回路的方式连接实验室培养的模拟大脑组织。这一进展使我们离理解大脑的复杂运作又近了一步,并有可能为神经和精神疾病带来新的治疗方法。

科学家在培养皿中培养具有复杂连接的类脑组织

研究大脑发育和功能的确切机制一直是研究人员面临的挑战。动物研究受到物种之间大脑结构和功能差异的限制,而实验室中生长的脑细胞通常缺乏人类大脑中发现的特征连接。然而,最近的研究强调了这些区域间连接及其为我们人类的许多大脑功能创建的回路的重要性。

东京大学的研究人员在这一领域取得了重大进展,他们找到了一种在实验室培养的“神经类器官”之间建立更多生理联系的方法。这些实验模型组织是通过将人类干细胞培养成模仿发育中的大脑的三维结构而创建的。研究小组使用轴突束连接类器官,这类似于活人大脑中区域的连接方式。

该研究的共同主要作者TomoyaDuenki解释说:“在实验室条件下生长的单神经类器官中,细胞开始表现出相对简单的电活动。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如何有助于生成和同步类器官之间的活动模式,这显示出与大脑内两个区域之间的连接有一些相似之处。”

与单个类器官或使用先前技术连接的类器官相比,连接的大脑类器官表现出更复杂的活动。此外,当研究人员使用光遗传学技术刺激轴突束时,类器官的活性会相应发生变化,并且类器官会在一段时间内受到这些变化的影响,这一过程称为可塑性。

该研究的资深作者YoshihoIkeuchi表示:“这些发现表明轴突束连接对于发展复杂的网络非常重要。值得注意的是,复杂的大脑网络负责许多深刻的功能,例如语言、注意力和情感。”

大脑网络的改变与各种神经和精神疾病有关,因此更好地理解这些网络至关重要。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随时间变化的了解,从而有可能改进对这些疾病的治疗。

即使对于该领域的研究人员来说,在培养皿中培养具有功能的类人大脑组织的想法一直显得有些牵强。然而,这项研究代表了朝着这一目标迈出的重要一步。通过在神经类器官之间建立更多的生理联系,研究小组使我们更加了解人脑的复杂运作。

随着这一领域研究的不断进展,在实验室中创造出更复杂的类脑组织可能成为可能。这可能会彻底改变我们对大脑发育、功能和疾病的理解,并有可能为各种神经和精神疾病带来新的疗法。

总之,这个日本和法国研究小组的开创性工作为研究人脑及其复杂网络开辟了新途径。通过在培养皿中培养具有更多生理联系的类脑组织,他们使我们离解开心灵之谜和开发更好的大脑相关疾病治疗方法又近了一步。