据科学家所知，这些小鼠的行为与其他同类完全一样，而且它们看起来也一样——除了植入每只啮齿动物自身皮层的人类微型大脑，通过替换部分头骨的小型透明罩可以看见。
索尔克研究所的科学家周一发表的报告是首次描述成功将人类大脑类器官植入另一种物种的大脑中的出版物，宿主大脑为扁豆大小的微型大脑半球提供了足够的血液和营养，使其存活并持续发育数月。这不会是最后一次，因为科学家们正在使用这种方法来理解人类大脑发育，并测试这些微小实体是否有一天可以作为皮质修复工具包，取代大脑中已受损或发育异常的区域。
纽约州立大学布法罗分校的神经科学家米歇尔·斯塔霍维亚克说，这是“一项重要的技术进步”，他创造了人类大脑类器官来研究精神分裂症，“也是朝着在再生医学中使用类器官迈出的重要第一步。”
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
当索尔克研究人员去年 11 月在神经科学学会年会上简要描述了他们的实验时，生物伦理学家提出了关于植入人类大脑类器官会对小鼠的智力、意识甚至作为小鼠的身份产生什么影响的问题。《自然生物技术》上发表的论文详细介绍了人类类器官如何成功整合到小鼠大脑中，并解决了其中一个担忧：至少在科学家进行的测试中，携带人类大脑类器官的小鼠看起来与标准实验小鼠没有什么不同，也没有更聪明。
自从 2013 年首次从干细胞创造出人类大脑类器官以来，科学家们已经使它们形成了类似于胎儿大脑中的结构，长出了数十种不同类型的大脑细胞，并发展出类似于导致神经系统疾病（如蒂莫西综合征）的异常。研究人员希望类器官在揭示人类大脑如何发育（无论是正常发育还是出现问题时）方面，以及在识别潜在的治疗或基因组编辑靶点方面，比实验室动物或培养细胞更好。
基本方法是获取人类干细胞，使其分化成脑细胞，并让它们生长成直径几毫米的实体，这些实体模仿了完整版本的大脑的结构、细胞群，甚至电活动。
但是，人类大脑类器官的真实性一直受到限制：一旦它们生长超过几毫米，氧气和营养物质就无法到达其最内部的细胞。“在我们手中，类器官在大约五周时停止生长，”领导这项研究的索尔克研究所的弗雷德·盖奇说。“这与大小有关，而不是与时间有关。我们甚至在类器官边缘看到一些细胞死亡，从 10 周开始，随着时间的推移变得非常严重。如果目标是跟踪大脑发育超过妊娠早期或中期（当前这批大脑类器官开始枯萎的阶段），这是一个明显的长期研究障碍。将人类大脑类器官植入小鼠大脑为它们提供了生长和发育所需的一切。
因此，索尔克团队取出了在实验室培养皿中生长了 31 至 50 天的人类大脑类器官，并将它们植入从小鼠大脑中（迄今为止已超过 200 个）移除了一小块组织以腾出空间的小鼠大脑中。由于人类细胞经过基因工程改造以表达绿色荧光蛋白，因此这些微小的斑点通过科学家粘在小鼠头骨上的透明窗口，以鲜艳的石灰色显现出来。
大约 80% 的植入物成功了。在 2 到 12 周内，类器官发芽了额外的神经元，包括在人类皮层非常特定区域发现的神经元；神经胶质细胞，包括星形胶质细胞；和神经干细胞。到 14 天时，几乎所有类器官都发育出了丰富的血管网络，输送营养和氧气，使其能够存活长达 233 天。它们的结构和细胞成熟度与新生儿相当。
植入的类器官还将轴突——将大脑信号从一个神经元传递到另一个神经元的生物电线——发送到小鼠大脑的两侧，而不仅仅是带有窗口的一侧，并与小鼠神经元形成如此强大的突触，以至于两个物种的神经活动同步了。
该论文的第一作者、索尔克研究所的阿贝德·曼苏尔说：“当神经元一起放电时，这意味着它们是连接的，并且 [进行] 串扰，”形成“神经元网络”。
尽管进行了所有人鼠混合，但啮齿动物的学习能力并不比只有小鼠大脑的啮齿动物强。科学家们将小鼠放在一个圆形平台上，边缘周围有 20 个孔，轻轻引导它们到通往逃生隧道的那个孔，然后让它们自己尝试，以测试它们的记忆力。（其他孔是死胡同。）在测试的第一天，携带人类大脑类器官的小鼠犯的错误更少，找到正确孔的次数更多，但这种优势在第二天就消失了。
盖奇说：“我们在行为测试方面只是触及皮毛。” “我认为现在就为这个重要问题提供确凿的答案还为时过早。” 他指出，逃生孔测试非常具体：“我不能排除此时的其他行为影响。”