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科学家制作出人类大脑 还长出眼睛?细思极恐
www.creaders.net | 2021-08-18 15:04:02  英国那些事儿 | 0条评论 | 查看/发表评论
  

生物科学走到最前沿,总能出现一些类似恐怖片的场面。今天,Reddit的科学板块上,就有7万网友被一个眼睛科学实验给深深震撼了。

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这个实验是由德国杜塞尔多夫大学医学院的神经科学家,杰伊·戈帕拉克里希南(Jay Gopalakrishnan)做的。

他说,为了更好地研究大脑和眼睛的相互作用,也为了给先天性视网膜疾病建模,他带领团队研究出一个能让大脑类器官生长出眼睛的办法。

什么意思呢?

就是他用人类的干细胞制作出近似人脑的东西,然后让这个脑子长出一对“眼睛”。

研究成果如下图:



这个研究发表在《细胞干细胞》杂志上,论文很长很复杂,但核心论点很清晰,杰伊团队做出了一项创举。



多年来,人们总是在动物身上研究人类疾病,物种的差异导致研究成果有不少误差。

为了得到更准确的结果,同时不伤害人类和动物,科学家们发明出一种叫“大脑类器官”(brain organoid)的技术。

研究人员通过提取人类细胞,将其转化为干细胞,接着让它形成类胚胎结构,每个胚层能长成不同的身体部位。

(显微镜下,一毫米的大脑类器官)

大脑的神经系统是从外胚层生长出来的,研究人员把外胚层细胞放入旋转式生物反应器中,浸泡在营养液里,10天后,它就能发育出神经元,30天后,它能长成类似人脑的东西。

这个东西,就叫大脑类器官。

(显微镜下,染色的大脑类器官)

过往,曾经有多个研究团队制造过大脑类器官,也有人用干细胞制造视杯和视网膜,但没有哪个团队是把两者结合在一起的。

杰伊团队是目前唯一将大脑类器官发育出视杯的队伍。

他们的大脑类器官在30天左右就形成视杯,在50天时,眼部结构清晰可见。杰伊说,这和胎儿的眼睛发育时间是一致的。

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(视杯是眼球后端一个白色环状区域,位于视盘中,视觉神经在此处连接到视网膜。严格地来讲,他们做出来的是部分眼睛。)

杰伊的视杯中包含不同类型的视网膜细胞,这些细胞组成了对光有反应的神经网络,甚至还有晶状体和角膜组织。视网膜结构和大脑相连。

“在哺乳动物的大脑中,我们此前从未在体外系统中看到视网膜的神经纤维伸出来,和它的大脑目标连接。”杰伊在论文中写道。

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(大脑类器官的神经组织)

这个成功还是能复制的,在他们制造的314个大脑类器官里,73%都发育出视杯。杰伊团队希望开发出一种办法,让眼部结构在更长时间内正常运行,并且完善眼球的生长。

“这些含视泡大脑类器官,证明了人们可以开发出高度特化的神经细胞,为以后生成个性化的类器官,以及移植视网膜色素上皮细胞铺平道路。”



“我们认为下一代类器官,将能够模拟源于早期神经发育障碍导致的视网膜疾病。”

这事儿,科学家们很高兴,但网友们高兴不起来。

虽然是为了研究疾病,但是制造出一个大脑,还是一个带有眼睛的大脑,也太吓人了吧?

想一想,如果大脑有意识的话……

“这个实验非常酷,同时也特别恐怖。”



“这基本上就是个活在培养皿里的大脑啊。”



“你知道什么是最恐怖的。我之前读过几个关于人脑的类似实验,一个科学家谈到伦理问题。他说,‘当我们制造出有意识的生物时,在什么时刻我们才会停下来问,这个东西会痛吗?’”

“我的意思是,你想,它有脑子,有眼睛,还能反应……它怎么可能不是一个活物呢?这东西很明显属于有意识的……让我们叫它,嗯,poplers吧!!!”

还有人写了小剧场:

“有一天你醒了,你的视觉是模糊的,看不清周围。你隐隐约约看到一个穿着白大衣的男人走向你,低头对你说:‘你好啊,小团子’。

恐怖的地方,是你突然意识到自己重获了意识,但身体却像一团鼻涕。”



如果网友们的担忧是真的,那么作为一个漂浮在营养液里的大脑生活,确实是人类能想到最恐怖的经历之一。

不过,大部分熟悉这个领域的生物学家说,情况没那么糟糕。

这些大脑是没有意识的,至少,目前没有。

神经生物学家玛德琳·兰卡斯特(Madeline Lancaster)在《严肃科学》的采访中说,任何亲眼看到大脑类器官的人,都不会相信它们有意识,因为它们非常小。

(玛德琳·兰卡斯特)

她制造的大脑类器官有大约一百万个细胞,长度为半厘米,大约如一颗豌豆。

不是她不想让它们长大,而是只能长到这么大。

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(一培养皿的脑子)

大脑类器官制造神经元的时间为6个月,这个过程中,新的神经元不断代替死去的神经元。

6个月后,大脑类器官会开始制造神经胶质细胞,没有新的神经元接班,加上没有血管输血,长到半厘米时,它会停止长大,然后渐渐死去。

这一百万个细胞,听上去很多,但其实只有小鼠大脑皮层四分之一的细胞量。和人类比,那更是少了很多很多。



虽然科学家们经常说,大脑类器官类似人类胎儿的大脑,但人类胎儿在发育时每小时能产生3个小鼠大脑的细胞数,是没法比的。

除了大脑小,细胞少外,大脑类器官的另一个问题,是它缺乏组织结构。

科学家可以把很多个大脑类器官的神经细胞混在一起,形成一个巨大的球,但它不会像真实大脑那样运作,因为没有任何组织、分工。

(大脑类器官的神经元)

大脑类器官没有意识的第三个原因,是它缺乏信息摄入。

很多网民担忧这些迷你大脑会像患有闭锁综合症的人类一样,心里有意识,但是外在表达不出,所以人们才认为它没意识。

但玛德琳说,人类患者有意识,也是因为之前有过信息摄入,有家人朋友,有丰富的生活。患病后精神被锁在身体里,当然是痛苦的。

但大脑类器官没有这些经历,也就产生不了意识。

“我们的大脑类器官只有小龙虾的脑子那么大。”玛德琳在采访中说,“但小龙虾的脑子远比这些迷你大脑好,因为它有组织,而且位于身体内部,能接收感官输入,并与环境互相作用。”

“想要让大脑类器官真正产生意识,还有很长很长的路要走。”

目前的情况是这样,不过,有越来越多的科学家担心,随着他们的实验不断深入,可能未来,确实会制造出有自我意识的大脑。

2019年,加州大学圣地亚哥学校的研究员埃里森·穆特里(Alysson Muotri)在大脑类器官中发现类似人类胎儿的脑电波信号。

这引起不少普通民众的恐慌,部分科学家说,穆特里可能误读了实验结果。



今年杰伊团队的实验,更是制造出眼睛,意味着大脑有能运作的结构,也有了信息接收器。

凯斯西储大学的生物伦理学家Insso Hynn发现,同行们越来越向往创造逼真的人脑。

(Insso Hynn)

未来5年左右,研究人员将尝试以下实验:

1,在大脑类器官中创造血管网络,让它长大,并制造出完整的脑细胞类型

2,将大脑类器官设计成特定的大脑区域,能够输入神经数据,然后输出脑电波

3,把大脑类器官移植到实验室动物上,这些动物具有功能完好的神经系统,大脑能接受到动物的感官信息

这些实验做下来,迷你大脑可能不是一团小肉球,而是有点意识的小生物了。

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穆特里是计划做此类实验的人之一,他说他将对大脑类器官进行麻醉,然后测试它的反应,看看大脑信号会不会消失后又出现。

他还想创造携带疼痛受体的神经元,测试这些神经元是否会对刺激做出反应。

(拿着大脑类器官的埃里森·穆特里)

穆特里认为,就算有信号变化,有刺激反应,也不意味着这些大脑有意识。

但是,到底何种程度才能算它们有意识呢?开口说话吗?

为了避免同行们做出太超前的实验,Insso Hynn和哈佛大学的伦理学家珍妮·伦斯霍夫(Jeantine Lunshof)合作,创建了一个叫“头脑风暴”的项目。

这个项目是在伦理学家和神经科学家之间建立桥梁,讨论什么能做,什么不能做。

image.png

d z(珍妮·伦斯霍夫)

虽然美国政府对生物研究有一套规定,但因为大脑类器官既不属于人类被试,也不是实验动物,也不是普通的体外器官实验,目前的法律有所缺失。

“头脑风暴”的成员们希望能搞清楚,什么才是人造大脑有意识的界限,它们的神经元在发挥作用,具体意味着什么?



虽然看着怪吓人的,但是大脑类器官对人类的进步很重要。

曾经科学家靠着它研究过小头畸形、寨卡病毒,找到发病原因,未来还能研究更多疾病。

但同时,科学家也要规避潜在的伦理问题,避免对有意识的生物造成折磨。

进步和伦理,两边要考虑好后才能行动啊……

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