迷你“人造大脑”初具雏形,未来面临伦理问题 2019-11-06 13:36:11

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编者按:一项新的科学研究结果为研究精神疾病——器官样身体——提供了一种新的方法。然而,这一科学研究结果也提出了所谓的器官样身体是否能产生独立意识的道德伦理问题。然而,幸运的是,真正的“人工大脑”可能需要很长时间才能问世。这篇文章是由艾米丽穆林从媒体翻译过来的。

图片来源:muotri lab-uctv

当实验室培育的豌豆大小的人类脑细胞开始发出电脉冲时,Alysson muotri惊呆了。起初,他认为他的电极坏了。

但他错了。是人类脑细胞发出脑电波。“这对我来说是个大惊喜,”他说。

脑细胞的三维团块被称为有机体样,类似的复制品通常用于疾病和药物研究。但在此之前,没有“迷你大脑”显示出脑电波的迹象。

这是2016年。现在,加州大学圣地亚哥分校的穆特里和他的同事在《细胞干细胞》杂志上发表了一项新的研究,详细介绍了他们发现的类似生物。

科学家要完全理解人脑还有很长的路要走。释放脑电波的生物体可能为研究开辟新的视野。然而,随着迷你大脑变得更加精致和逼真,它们也引发了伦理问题,例如感知来自哪里,是否有必要在研究中为这些组织提供与动物和人类相同的保护。

Muotri的团队首先将成人皮肤细胞编程为干细胞,干细胞可以分化为任何类型的细胞,从而创造出一种类似有机体的有机体。Muotri和他的团队可以通过用适当的化学物质和生长因子的混合物刺激细胞生长来诱导细胞成为不同类型的神经元。通过这种方式,他们培育出了数百种比以前更成熟的生物。

通过使用电极,他们在大约两个月内首次探测到脑电波的“爆发”。随着器官样体的生长,它们逐渐产生不同频率的脑电波,信号变得更加规则,表明神经元正在形成联系。然后,大约10个月后,神经活动趋于稳定。Muotri说,这可能是因为需要更多的神经元来继续发育,或者器官样体内的一些细胞在10个月后开始死亡。

然后,研究人员开发了一种基于新生儿数据的机器学习算法,看看他们能否预测器官样身体大脑发育的年龄。该算法分析脑电图发出的信号,发现这些器官发出的脑电波与早产儿的脑电波相似。这是第一项在类似生物体中发现这种大脑活动的研究。

穆特里说:“人们可能认为,为了让大脑形成一个复杂的网络,并拥有我们日常使用的功能,它必须是一个完整的大脑。它其实不需要那么多。”

这些生物已经保存了几年,可以帮助我们更好地研究早期大脑发育的过程。然而,这样的工作也很有挑战性,部分原因是胎儿脑组织很难获得。此外,类似的生物体对药物检测也很有价值。

詹妮弗·欧文是马里兰州巴尔的摩利伯大脑发展研究所的分子遗传学家和神经学家。她说,加州大学圣地亚哥分校的研究小组是一项重大进展,它将使研究人员能够更好地研究精神疾病,如精神分裂症,目前这种疾病折磨着300多万顽固拒绝治疗的美国人。

“我们知道许多神经和精神疾病的发生是因为神经回路的活动被破坏,”她说。例如,在自闭症、癫痫、精神分裂症、躁郁症和抑郁症中,研究人员无法从培养皿中培养的细胞中观察到明显的脑损伤。现在,随着器官样身体的发展,研究人员可以很容易地研究患有这种疾病的人的脑电波,并将它们与在器官样身体中观察到的脑电波进行比较。

杜克大学教授Nita farahany专门研究新兴神经技术的生物伦理学。他说:“我很高兴看到这一系列的科学进步,但是大脑替代品越复杂,它面临的道德问题就越复杂。”

法拉汉说,随着微型大脑变得越来越先进,研究人员需要考虑器官样身体是否最终能够获得意识,如果是,在涉及器官样身体的研究中可能需要什么指导方针。此外,整个社会将不得不面对这样的问题:例如,是否应该允许科学家将人类有意识的器官移植到动物身上?

法拉汉警告说:“我们需要开始思考这些生物在未来发展类似感知能力的可能性。”

在muotri和他的团队制造的大脑器官样身体中,神经发育在某个时刻停止,但在未来,科学家们可能会找到一种方法,让这些器官样身体在实验室度过了极其年轻的岁月后继续发育。到目前为止,科学家们只对类似的生物进行了基本的感官测试,比如对它们及其反应的光测试。

法拉汉说,研究人员是否应该像“拥有”其他类型的组织一样“拥有”这些微型大脑,以及在研究结束后如何处理这些微型大脑,也是一个棘手的问题。Muotri认为在现阶段对类大脑器官的研究施加任何限制还为时过早,但他也承认,“我们不知道这项技术的潜力。”科学家甚至不知道什么是意识,这意味着很难知道什么时候类有机物会超过细胞质量并发展出他们自己的独立意识。

然而,muotri强调,类似的生物体远非上述情况。毕竟,真正的人脑中有超过10万种细胞类型。他和他的团队只制造了18种类似的生物。“你能感觉到的复杂性差异,”他说,“意味着我们离真正的人脑组织有多远。”

译者:唐玺

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