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英国广播公司

部分人部分老鼠大脑在科学突破中开发

这项研究引发了关于改变实验动物思维和感受方式意味着什么的质疑。美国的神经科学家已成功改造小鼠,使其大脑内拥有功能性的人类细胞。

研究人员希望,此前仅发生于人类的精神疾病和神经发育疾病,现在可以在这些实验室啮齿动物身上测试潜在的治疗方法。

虽然大脑部分人类化的小鼠听起来像是卡夫卡式的实验,但科学家们表示,这些并非“像人类一样思考的小鼠”。

这些动物经过基因工程改造和手术处理,使其部分脑组织为人源组织。

科学家们表示,他们发表在《自然》杂志上的这项研究是在独立的伦理审查下进行的。

在对植入细胞的小鼠进行扫描时,研究人员能够观察到人类脑细胞与小鼠大脑其余部分之间的连接。这一伦理上复杂的突破旨在更好地了解目前尚无有效疗法的脑部疾病的生物学机制。

有些疾病无法在小鼠身上进行研究,仅仅是因为啮齿动物不会患上某些人类特有的脑部疾病。

正如斯坦福大学的首席研究员塞尔吉乌·帕斯卡(Sergiu Pașca)教授在新闻发布会上所解释的那样,精神病学是“临床试验成功率最低的领域之一”。

他在新闻发布会上说:“即使是那些真正进入临床试验、在动物模型中看起来效果很好的药物,在临床上也遭遇了惨败。这告诉我们,我们遗漏了大量关于人类生物学的信息,而获取这些信息至关重要。”斯坦福大学的研究人员表示,对于包括癫痫、自闭症和脑瘫在内的一些复杂疾病,这项研究具有“变革性”的潜力。

Paecca“我们有了一个新模型,使我们能够以以前不可能的方式实际捕捉人脑功能的各个方面。“我们希望这将提供一种新的方法来研究一些人脑疾病的生物学。人脑由数十亿个细胞组成,在数百万个回路中相互连接,因此很难理解它的发育以及当事情出错时,细胞水平到底会发生什么。

虽然这项研究并不是第一次将人类神经元植入实验室啮齿动物体内,但这些科学家将这种方法提升到了一个新的水平。

首先,他们对小鼠进行了基因工程改造,几乎没有发育出自己的大脑皮质--大脑的外层,有时被称为“灰质”。它处理更高层次的思维、记忆和感官。

然后,研究人员使用取自人类的皮肤细胞并对它们进行“重新编程”,使它们生长为类似大脑的组织碎片。

这些结构被称为类器官--它们不是培养在培养皿中的完整大脑,而是更多的相互连接的活细胞的集合。

当这些类器官被植入小鼠大脑时,细胞分裂并组织成动物现有的大脑回路,与小鼠大脑的其余部分和脊髓连接。

被植入的老鼠的大脑皮层并不完美--正常的大脑皮层形成有组织的结构层。正如神经科学家Ilary Allodi博士所说,这些人类老鼠大脑的扫描图看起来“有点混乱”。

然而,几个月后,人类细胞开始像老鼠大脑的外层一样看起来和功能。

手术后大约六个月,科学家们对这些老鼠进行了一些基本的行为测试--观察它们在一个小的桌面竞技场上移动。帕卢卡说,它们的表现“很大程度上与[正常]小鼠一样”。“他们没有任何增强,”他补充道。

爱丁堡大学生物伦理学读者莎拉·陈博士没有参与这项研究,她告诉BBC新闻,“没有迹象表明这里创造的是可以像人类一样思考的老鼠,或者老鼠体内的人脑。“但她说,这项研究“促使我们思考当我们开始改变动物认知时这可能意味着什么”。

“我们怎么知道成为这些老鼠中的一员是什么感觉?我们在对待实验室动物的方式中如何考虑到这一点,”她补充道。

来自圣安德鲁斯大学的神经科学家Ilary Allodi博士没有参与这项研究,他说科学家们所做的工作“非常令人印象深刻”。

Allodi特别指出,只有在人类和其他灵长类动物的大脑中发现的细胞类型-而不是在小鼠的大脑中-在植入的小鼠中自发形成。

她告诉BBC新闻:“你把人类程序放在老鼠的环境里--就像老鼠是一个孵化器一样。”

研究人员说,这些小鼠是在严格的道德和福利准则下设计和饲养的,很可能会在少数实验室中用于研究一些非常具体的大脑疾病。

同样来自圣安德鲁斯大学的神经科学家詹姆斯·安吉教授指出,虽然这项研究在技术上令人印象深刻,但这些老鼠可能“用处有限”。

他说,这部分是由于“在小鼠体内培养活体人脑组织的伦理问题,以及这对动物的体验意味着什么”。

阿洛迪指出,研究人类大脑的神经科学家都面临着同样的局限性。“我们试图了解人类疾病,我们所拥有的是小鼠,生活在盘子上的细胞和计算机上的神经网络。“所以这是一条新途径。"