據(jù)近日出版的《自然·通訊》雜志，一個(gè)由工程師和神經(jīng)科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)首次證明，植入小鼠體內(nèi)的人腦類器官與動(dòng)物的皮層建立了功能連接，并對(duì)外部感官刺激作出反應(yīng)。植入的類器官對(duì)視覺(jué)刺激的反應(yīng)方式與周?chē)M織相同，由于結(jié)合了透明石墨烯微電極陣列和雙光子成像的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，研究人員能夠在幾個(gè)月內(nèi)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。

研究人員開(kāi)發(fā)了將透明石墨烯制成的微電極陣列與雙光子成像相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)，雙光子成像是一種可以為厚度達(dá)一毫米的活組織成像的顯微技術(shù)。圖片來(lái)源：大衛(wèi)·貝洛特/加州大學(xué)圣地亞哥分校

此前，還沒(méi)有研究能夠證明，植入小鼠大腦皮層的人腦類器官能夠共享相同的功能特性，并以相同的方式對(duì)刺激作出反應(yīng)。這是因?yàn)橛糜谟涗洿竽X功能的技術(shù)是有限的，僅持續(xù)幾毫秒的活動(dòng)通常都難以記錄。

美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校電氣和計(jì)算機(jī)工程系教員杜伊古·庫(kù)祖姆領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)此次開(kāi)發(fā)了將透明石墨烯制成的微電極陣列與雙光子成像相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，解決了這個(gè)問(wèn)題。雙光子成像是一種可對(duì)厚度達(dá)一毫米的活組織成像的顯微技術(shù)。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的博士生麥迪遜·威爾遜是這項(xiàng)研究的第一作者，研究表明，將人腦有機(jī)化合物植入老鼠體內(nèi)，已經(jīng)建立了與動(dòng)物皮質(zhì)的功能連接，并對(duì)外部感官刺激做出反應(yīng)。圖片來(lái)源：大衛(wèi)·貝洛特/加州大學(xué)圣地亞哥分校

通過(guò)在移植的類器官上放置一組透明石墨烯電極，研究人員能夠?qū)崟r(shí)記錄植入的類器官和周?chē)拗髌拥纳窠?jīng)活動(dòng)。使用雙光子成像，他們還觀察到小鼠血管長(zhǎng)入人腦類器官，為植入物提供必要的營(yíng)養(yǎng)和氧氣。

研究人員將一種光學(xué)白光LED作為視覺(jué)刺激應(yīng)用于植入人腦類器官的小鼠，同時(shí)這些小鼠處于雙光子顯微鏡下。他們觀察到類器官上方電極通道中的電活動(dòng)，表明類器官對(duì)刺激的反應(yīng)方式與周?chē)M織相同。電活動(dòng)通過(guò)功能連接從植入類器官區(qū)域中最接近視覺(jué)皮層的區(qū)域傳播。

研究人員希望，新研究裝置將成為一個(gè)獨(dú)特的平臺(tái)，全面評(píng)估類器官作為大腦發(fā)育和疾病模型的作用，并研究它們作為神經(jīng)假體恢復(fù)丟失、退化或受損大腦區(qū)域功能的效果。