迷你尼安德特人大脑在培养皿中生长

尼安德特人大约在4万年前灭绝了，但是由于尖端的科学，现在加利福尼亚州的一个实验室里有一个充满豌豆大小的穴居人脑的培养皿。

为什么研究人员培养和研究这些迷你大脑?他们说，原因是这些小的神经肿块可能揭示出为什么尼安德特人会消失，智人继续征服这个星球的大部分地区。

加州大学圣地亚哥分校(UCSD)干细胞项目主任，研究负责人Alysson Muotri告诉Live Science， “尼安德特人很有吸引力，因为他们与我们分享了地球，现在我们实际上已经有了遗传证据。”

Muotri说，也许尼安德特人和人类大脑之间的遗传差异可以解释他们的死亡和我们的成功。换句话说，人类有可能取得巨大的技术进步，因为我们拥有复杂的神经网络，而尼安德特人却没有。

Muotri 于6月1 日在UCSD会议上发表了一项名为Imagination and Human Origins的研究，该研究尚未在同行评审的期刊上发表。

建立一个大脑

为了研究，Muotri和他的同事将尼安德特人(以前从化石骨骼中提取并由其他研究人员测序)的基因组与现代人类的基因组进行了比较。在200种候选基因中，两种物种之间存在显着差异，研究人员决定只关注一种：一种称为NOVA1的主基因表达调节因子。

Muotri说，NOVA1在神经发育过程中高度表达，并与自闭症和精神分裂症等神经疾病有关。NOVA1基因在人类和尼安德特人中非常相似 - 只有一个碱基对(或一对DNA“字母”)在两者之间是不同的。

科学家已经在实验室中培养了称为类器官的微型人体器官。Muotri说，为了培养迷你的尼安德特人大脑(研究人员称之为Neanderoids)，他们使用被称为CRISPR的基因编辑工具“Neanderthalize”人类多能干细胞，或者可以发育成体内任何细胞的未成熟细胞。

然后，使用他们的内部协议，“我们诱使干细胞变成脑类器官”，这个过程需要6到8个月，Muotri说。现在已经完全成长，尼安德罗德的尺寸约为0.2英寸(0.5厘米)，“因此，一旦它们成熟，你就可以用肉眼看到它们，”他说。

迷你大脑不能变大，因为它们没有血管化，这意味着它们没有血液供应。相反，迷你脑细胞(每个脑中有多达400,000个)通过扩散获得营养。

“有可能在未来我们可以种植更大的类器官，”Muotri说。“我们正在努力通过在其中创造生物印刷的人造血管。”

鲜明的差异

人类实验室培养的大脑通常是圆的，但尼安德罗德人不是。相反，尼安德特人的迷你大脑具有细长的管状结构，使它们具有类似爆米花的形状，“Muotri说。

他指出，一些Neanderoid细胞在发育过程中也从源头迁移得更快，这可以解释不寻常的爆米花形成。

此外，Muotri补充说，Neanderoids没有那么多的突触连接或神经元之间的连接，并且改变了神经元网络。他说，这些功能看起来类似于自闭症患者种植的人类迷你大脑。但是，很难说这种相似性意味着什么，如果有的话，他说。

“相关并不意味着它们相似，”Muotri说。“我们现在只能在这个阶段推测这一点。”

然而，研究仍处于早期阶段，重要的是要注意该项目有一些局限性，德国莱比锡马克斯普朗克进化人类学研究所主任SvantePääbo说，他没有参与这项研究。

“有机体远远无法告诉我们成年人大脑的功能，”Pääbo 告诉“科学”杂志。Pääbo说，他和他的同事们也在努力制造迷你尼安德特人的大脑，这种方法有时会引入意想不到的突变。

即便如此，通过对照实验“我非常希望我们能克服这些疑虑，”Pääbo告诉“科学杂志”，并补充说他希望将尼安德德人与黑猩猩或人类细胞产生的迷你大脑进行比较。

下一步是什么

Muotri的团队正在解决另一个类似科幻的挑战。他们为机器人设计了一种测量人类迷你大脑发出的电脑信号的方法。通过将机器人与迷你大脑连接起来，他们希望创建一个“学习反馈循环”，帮助大脑引导机器人探索周围环境。

“最终，我们想要比较尼安德特人类[与机器人]以测试其学习能力，”穆特里说。

总之，类器官研究可以揭示哪些遗传变异对人类成功至关重要。“通过系统地这样做，我们将了解什么是使我们成为独特人类的基因改变以及为什么他们被积极选择，”Muotri说。

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