科学家制作出人类大脑 还长出眼睛？细思极恐

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。


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。

（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。

（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。

（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。

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。

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……