当人类的神经细胞被拿来放入老鼠的大脑中，会发生什么？

(资料图)

10月14日，学术顶刊Nature上就刊登了这么一篇论文，由斯坦福大学教授Sergiu Pasca领导的团队发表。核心研究是以人类神经元替换老鼠的大半右脑，被植入的人类神经元不仅能够发育成熟，最终还被整合成了宿主（即老鼠）大脑感官系统的一部分，在受到刺激时，也能“遥控”宿主老鼠产生行为变化。

这到底是医学突破，还是产生伦理危机的“人鼠混合大脑”？

“我们测试了这些（植入人类神经元）老鼠的智力和学习能力，发现并没有任何提升……这一实验并不是制造了人脑和鼠脑的混合体，而是提供了一个让人脑器官中的神经元能够更加成熟发育的平台，为探索一些受限于体外培养成熟度不足而难以研究的问题创造了条件。”Pasca表示。

事实上，论文开篇便介绍了这次实验背景的关键词——类器官（Organoid）。

这是一种利用人体干细胞培养得到的细胞集合，能够模拟人类器官的结构、发育过程以及疾病机制，是神经科学、医学等领域的一大热点。不过，由于缺乏真实人体的内在连接，类器官无法与控制行为的其他神经回路整合在一起，也因此难以发育成熟。

为了解决这一问题，Pasca和他的团队便采用了这种实验方案：

将类器官移植到尚未成年，也就是大脑仍在发育的老鼠脑中。

具体是先用人类干细胞培养出类似大脑皮层的类脑结构，人体皮质类细胞（human cortical organoids，hCO），再将其植入刚出生2-3天，胸腺尚未发育的大鼠的大脑体感皮层之中。

三个月内，移植的人脑神经元体积就增大了9倍，八个月后，这些组织就占据了鼠脑半层的感觉皮层区域（负责处理来自全身触觉信号的区域）。

研究人员发现，这一在老鼠脑内成长起来的类器官，可以达到远超体外（培养皿）的成熟程度。

左：体外成长的类器官神经元；右：体内成长的类器官神经元

当然，成果不仅如此。科学家们也发现，植入的人脑神经元与鼠脑中的许多区域产生了突触连接，形成了有效的输入和输出神经网络——也就是能产生双向流动的神经信号。

他们做了两个实验。首先，对一些人脑神经元进行改造，使得它们能被特定频率的蓝光激活，再将移植了这部分人脑神经元的老鼠放入装有引水口的盒中。经过训练后，当受到蓝光刺激时，老鼠就会主动去舔面前的出水口。这意味着刺激类器官能对老鼠产生影响。

第二个实验，研究者们在触碰这些老鼠的胡须时，被植入的人类神经元会对这一触觉刺激产生可被记录的感官反应。这意味着老鼠的感觉也可以进入类器官。

因此，两个实验表明，被植入的人脑神经元被整合成为了鼠脑系统的一部分，开始真正参与大鼠大脑的工作。换句话说，被混入老鼠大脑中的“人脑”相当于被老鼠大脑同化，成为了宿主的一部分。

在论文中，研究者也表示，这次实验在核心上参考了前人采用的方法，只在一些细节上做出了改造，比如采用了与小鼠（mouse）物种不同，大脑部分更大的大鼠（rat），以未成年的大鼠作为实验主体等等。

目前，这项研究在学界引起了广泛关注。英国剑桥医学研究委员会成员Madeline A. Lancaster认为，该研究整体颇具进步意义，为了解脑细胞功能障碍的疾病（如孤独症、癫痫、精神分裂症等）提供了一种新方法。

与此同时，虽然团队一再强调并非要制作“人鼠混合大脑”，植入“人脑”的老鼠并没有表现出智力的提升，美国国家科学、工程和医学研究院也在去年的一份报告中指出“源自人类的类脑器官仍然太原始，无法形成意识或人类智力。”但仍有外界担忧认为，这种“人+其他生物”的杂交体会带来无法避免的伦理道德问题。

编译：南都见习记者杨博雯