科學家將人腦細胞植入老鼠大腦，竟然變聰明了！

在多大程度上，一個生物體算人類呢？是完完整整擁有人類的全部細胞，還是只擁有大腦就可以？又或者，只需要具有部分人類腦細胞？

上個月，史丹佛大學的研究員們就遇到這個倫理難題。他們將人類神經元植入新生的小鼠大腦，發現小鼠的感知和行為都出現變化……



主導這項實驗的是神經學博士塞爾吉烏·P·帕斯卡（Sergiu Pasca），他不是想造出新物種的科學狂人，只是想研究一下人類腦細胞在自閉症等疾病裡的表現。大部分情況下，此類課題都是在培養皿裡完成的。最開始，帕斯卡博士也是如此，但他對結果不滿意。


（塞爾吉烏·P·帕斯卡）

2009年，帕斯卡進入史丹佛大學工作後，他就在學習如何用培養皿製造人類神經元。他重點研究妥瑞氏症，這是一種由基因突變引起的罕見自閉症。患者有嚴重的心臟問題，語言和社交能力也存在障礙，大部分人會在幼年時死亡。

帕斯卡和同事們從妥瑞氏症的患者手上提取皮膚細胞，將它轉化成多能幹細胞，再誘導其變成神經元。他在培養皿中觀察單個神經元，發現患者的神經元比普通神經元產生了更多的化學信號。



這個訊息很寶貴，但單個神經元提供的情報還是太有限。帕斯卡又進一步，將數千個神經元聚合起來，將它們變成大腦類器官。

所謂的「類器官」，就是具有器官關鍵性特徵的培養物，專門進行科學研究用的。帕斯卡做出三個類器官，一個由腦皮層細胞構成，一個由脊髓細胞構成，還有一個由肌肉細胞構成。他們發現這些類器官可以相互協作，比如刺激皮質類器官的時候，會導致肌肉細胞收縮。



但很快，帕斯卡和同事們發現類器官也不好用。大腦類器官並不是一個微型大腦，哪怕給它足夠的時間、空間和資源，它的發育就是比正常大腦慢、神經元連接更少、神經活動更低。「很明顯，這些模型的限制太多了。」帕斯卡在媒體採訪中說，「如果我們想真的解決這些疾病的生理原因，我們就需要更複雜的人腦模型。」

不過，再怎麼迫切，帕斯卡也不可能切開一個人類的大腦往裡面一探究竟。所以他退而求其次，將人腦類器官放到老鼠的大腦裡。

幾年前，索爾克研究所的神經科學家弗雷德·蓋奇（Fred Gage）就大膽嘗試，將人腦類器官放到小白鼠的大腦中。它不斷得到小白鼠的血液滋養，神經元發育得明顯比培養皿裡更好。



科學家們猜測，是培養皿環境限制了類器官的成長。所以，從2015年起，帕斯卡和他的團隊就在努力將人腦類器官放到老鼠體內，以研究精神疾病和其他神經系統疾病。他終於在最近獲得突破，研究論文發表在上個月的《自然》雜誌上。



這項研究的「主角」是80多隻剛生下來不久的小老鼠，帕斯卡等牠們生存穩定後，將一個個芝麻粒大小的人腦類器官移植到小老鼠的體感皮層。這個部位處理小老鼠全身的觸覺和痛感信號，成年後，牠還對來自鬍子的信號特別敏感。

帕斯卡讓老鼠們正常地、快樂地成長，8個月後，他開始檢測牠們的大腦。他發現人類神經元在老鼠的大腦裡增殖得很快，數量達到300萬個，佔老鼠大腦一側皮層的三分之一。


（左側亮起的部位是人腦類器官）

並且，人腦類器官中每個神經元的大小是培養皿裡的六倍。牠們和人類大腦裡的神經元一樣活躍，彼此有更多連接，細胞膜內具有更高濃度的負離子，狀況與真實人腦很像。

更值得注意的是，人腦類器官自然地和老鼠的腦神經產生連接。牠們不光連接了附近的神經元，遠處的神經元也被連接上。也就是說，老鼠把人類的神經元當成自己的接納了。



當研究人員對著老鼠的鬍鬚吹氣時，帕斯卡發現老鼠體內的人腦類器官會有動靜。老鼠的特徵被傳遞到人類神經元上。同時，這批老鼠也有了人類特徵。帕斯卡教老鼠們區分紅光和藍光，當這批老鼠看到藍光時，牠們體內的人腦類器官會活躍。而普通老鼠，無論教多久牠們都無法區分。

在另一項實驗中，帕斯卡訓練老鼠喝飲水機裡的水。經過15天的訓練後，有人腦類器官的老鼠出現獎賞效應，為了得到水會做特定動作。這麼看，帕斯卡的老鼠們是變聰明了，也變得更像人。



這不是他的本意，他只是想創造出更像人類大腦的模型，好研究人類的精神疾病。但現在，他一步跨到倫理禁區。

「我們提前找動物倫理專家問過了，他們說我們需要特別關注動物的痛苦和健康狀況。」帕斯卡說，「我們盡力去做，但我得說，隨著那些大腦模型越來越像人，我們感覺越來越不舒服。 」

生物學研究員格雷·坎普（Gray Camp）和芭芭拉·崔汀琳（Barbara Treutlein）說，這項研究提出了「類器官是否具有意識和道德地位」的倫理問題。南加州大學的神經生物學家喬治婭·誇德拉托（Giorgia Quadrato）認為，現在還不用那麼緊張，擁有人腦類器官的老鼠仍然是老鼠。



「牠們還是老鼠，仍然是老鼠。從道德角度看，這應該是讓人放心的。」但如果把人腦類器官放到人類近親的腦內，比如猴子或黑猩猩，情況就不妙了。

帕斯卡說自己絕對不會這麼做。由於靈長類動物和人類之間的相似性，人腦類器官只會長得更好，動物的心理和行為會更像人。「這肯定不是我們會做，或被鼓勵做的事。」



目前，帕斯卡覺得用老鼠研究人腦已經足夠。他在老鼠大腦的一端植入妥瑞氏症患者的類器官，在另一端植入普通人的類器官。研究結果發現，妥瑞氏症患者的神經元的樹突比普通人更短，數量是普通人的兩倍。這樣的實驗可以揭示疾病的底層原因，這正是帕斯卡追求的。

現在，帕斯卡還在研究各種精神疾病，每天面對一群有人腦的老鼠。他承認這感覺怪怪的。隨著對類器官的進一步研究，科學家和生物倫理學家必須一起解決背後隱藏的道德問題。「我們將不得不一起仔細地思考，大腦模型到底是什麼，以及我們人類能走多遠。」

科學需要進步，也需要道德，只有兩者平衡才能做好。

人的大腦，有很多學問，動物為人的長生，做了不少貢獻，做實驗也善待實驗動物

總覺得這些實驗白老鼠好可憐...

移植到靈長類動物的話感覺會像電影猩球崛起那樣@@

動物實驗其實很殘忍