神經元
腦類器官是人工生長的，類似人腦的3D組織培養物。現在，來自日本的研究人員在6月27日出版的“ 干細胞報告 ”雜志的一項研究中報告了來自這些類器官的功能性神經網絡。雖然類器官實際上并不是“思考”，但研究人員的新工具 - 使用類器官檢測神經活動 - 可以提供一種理解人類大腦功能的方法。
“因為它們可以模仿大腦發育，大腦類器官可以作為人類大腦的替代品來研究復雜的發育和神經系統疾病，”相應的作者京都大學教授Jun Takahashi說。
然而，這些研究具有挑戰性，因為目前的大腦類器官缺乏理想的支持結構，如血管和周圍組織，Takahashi說。由于研究人員評估類器官神經活動的能力有限，因此難以全面評估神經元網絡的功能。
“在我們的研究中，我們創建了一個新的功能分析工具，用于評估檢測到的領域中網絡活動的全面動態變化，反映了超過1,000個細胞的活動，”首先和共同作者Hideya Sakaguchi說道，他是博士后研究員。京都大學（現在在索爾克研究所）。“這項研究的令人興奮的事情是，我們能夠檢測鈣離子活動的動態變化，并可視化全面的細胞活動。”
為了產生類器官，Takahashi，Sakaguchi和他們的團隊創造了一個多能干細胞球，有可能分化成各種身體組織。然后，他們將細胞放入裝有培養基的培養皿中，培養基模擬腦發育所需的環境。使用類器官，該團隊成功地可視化網絡中的同步和非同步活動以及各個神經元之間的連接。同步神經活動可以是各種大腦功能的基礎，包括記憶。
“我們相信，我們的工作引入了對人類細胞衍生的神經活動進行廣泛評估的可能性，”Sakaguchi說。他說，該方法可以幫助研究人員了解通過特定細胞群的活動在大腦中編碼信息的過程，以及精神疾病的基本機制。
雖然大腦類器官提供了研究人腦的手段，但先前已經提出了關于腦類器官的神經功能的倫理問題。
“因為大腦類器官模仿了發育過程，所以他們也擔心未來會有意識等心理活動，”Sakaguchi說。“有些人參考了Hilary Putnam提出的大桶中的著名'大腦'思想實驗，將大腦置于一個維持生命的液體中，與計算機連接可能具有與人類相同的意識。”
然而，Takahashi和Sakaguchi認為大腦類器官不太可能發展意識，因為他們缺乏來自周圍環境的輸入。
“意識需要主觀經驗，沒有感覺組織的大腦類器官不會有感覺輸入和運動輸出，”Sakaguchi說。“然而，如果具有輸入和輸出系統的大腦類器官發展出需要道德考慮的意識，那么這些大腦類器官的基礎和應用研究將成為一個巨大的道德挑戰。”
Takahashi說，未來，應用類器官研究可能會探索三個主要領域 - 藥物發現，神經精神障礙模型和再生醫學。
“通過取代傳統的動物模型，腦類器官可以為藥理學公司帶來巨大的進步，也可以用來模擬無法治療的神經疾病，”他說。“使用我們的方法，可以分析腦功能中的細胞活動模式，以進一步探索這些領域。”#清風計劃#
