該團隊使用了一種新的方法來培養(yǎng)“大腦中盤”，使器官達到最高級的發(fā)育階段，并附著脊髓和肌肉組織。
類腦器官是研究人員了解中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)發(fā)育和疾病的最佳工具之一，但超出一定階段很難增加結(jié)構(gòu)。類似器官的器官通常由人類干細胞生長而來，這些干細胞自發(fā)形成早期大腦發(fā)育中的結(jié)構(gòu)和層次。然而，一旦腦細胞簇達到一定的大小，發(fā)育階段就受到營養(yǎng)和氧氣供應不足的限制。然后神經(jīng)元開始死亡，結(jié)構(gòu)停止發(fā)育。
根據(jù)《自然神經(jīng)科學》雜志的報道，馬德林蘭卡斯特和她的同事們通過使用一種新的方法克服了這一限制，這種方法可以讓類似器官的身體獲得能量和氧氣。研究人員使用一個微小的振動刀片將類似器官的器官切成半毫米的薄片，然后將它們放在一個覆蓋著富含營養(yǎng)的液體的多孔膜上。然后，準器官可以同時從上面吸收氧氣和從下面吸收營養(yǎng)，這樣它就可以在培養(yǎng)物中繼續(xù)發(fā)育一年。
然后，研究人員從小鼠胚胎中取出一片脊髓和肌肉組織，放在器官旁邊。使用長期活體顯微鏡，研究小組可以看到腦細胞發(fā)出可檢測的長卷須，并與脊髓形成神經(jīng)元連接。作者寫道：“經(jīng)過2-3周的共培養(yǎng)，我們可以看到來自[器官樣]的密集軸突束支配著小鼠脊髓，在人類突出的軸突和小鼠脊髓神經(jīng)元之間可以看到突觸。
一旦腦細胞連接到脊髓，它們就開始發(fā)出電脈沖，導致肌肉在類似器官的身體的控制下收縮。"小鼠肌肉組織的實時成像顯示出零星的協(xié)調(diào)肌肉收縮和不規(guī)則的周期性."雖然大腦器官是最復雜的，但它在灰質(zhì)體積上仍然只是小而原始的，遠遠沒有接近思想、情感或意識所需的任何復雜性。
“每當我們采取進一步行動時，進行討論仍然是一個好主意。但我們普遍認為，我們離這還很遠，”蘭開斯特說。盡管如此，蘭開斯特和他的團隊仍然希望他們的新方法將使科學家能夠比以前更詳細地模擬中樞神經(jīng)系統(tǒng)和腦部疾病。
他們寫道：“例如，它為研究胼胝體的神經(jīng)發(fā)育、癲癇中神經(jīng)元回路的不平衡以及其他認為連通性起作用的缺陷(如自閉癥和精神分裂癥)打開了大門。”
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