本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
如果打印机有能力制造器官,为什么不能制造大脑?或者人?
在“科学难解之谜?”系列中,我采访了科学家们关于他们渴望探索但认为无法研究的想法。例如,它们可能涉及超出可能性的机器,例如像太阳一样大的粒子加速器,或者它们可能完全不道德,例如涉及人类的致命实验。本专题旨在探讨看似不可能的梦想,科学中最棘手的问题。“科学难解之谜?”结尾的问号表明,没有什么是不可能的。
科学家:弗拉基米尔·米罗诺夫,南卡罗来纳医科大学高级组织生物制造中心主任。南卡罗来纳医科大学的官方声明指出,米罗诺夫将于夏季开始在哈佛大学工作。
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想法: 通常在办公室看到的喷墨打印机技术现在被用于旨在制造复杂组织和活体器官的研究中。这些“生物打印机”使用细胞悬浮液作为墨水,按照科学家的计算机模型分层打印,构建三维结构。
米罗诺夫说:“生物打印研究人员正在探索肝脏、肾脏、肌肉、骨骼和皮肤。如果我们能打印人体器官,那么从逻辑上讲,我们最终可以打印整个人体,包括大脑。”
当谈到人类到达其他恒星时,米罗诺夫补充说,与其让宇航员暴露于星际旅行的危险之中,不如让宇宙飞船在目的地打印出探险家。打印人类这一概念的一个潜在后果是消除性别、出生和童年,“无性人类进化的开始”,米罗诺夫说。
问题: 复制人类大脑,至少可以这么说,是一项艰巨的任务。人类大脑大约有1000亿个神经元,以及大约100万亿个连接将这些细胞连接在一起。米罗诺夫说:“要复制大脑,我们的蓝图需要知道每个细胞在 X、Y 和 Z 轴上的具体位置,并迫使它们相互生长正确的连接——这需要处理大量的信息。然后,真正的问题将是,大脑是否真的能正常运作,以及如何将信息加载到这个大脑中——一个人一生中积累的所有记忆。”
解决方案? 米罗诺夫说:“你必须从非常简单的东西开始。”他设想从由三个神经元组成的回路开始,然后逐渐增加复杂性。
米罗诺夫认为一个可行的项目是使用生物打印技术创造简单的“生物机器人”——例如,鱼形的眼睛、神经和肌肉细胞束。“你可以用光照射眼睛细胞,眼睛细胞会通过神经细胞向肌肉发送信号,这样你就可以让它向左或向右游动,”他解释说。“我不认为这个想法有任何技术问题,但当然,当我提出这个建议时,人们会觉得我疯了。”
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关于作者:查尔斯·Q·崔是大众科学的撰稿人。他的作品也曾发表在《纽约时报》、《科学》、《自然》、《连线》和《生命科学》等刊物上。在他的业余时间,他游历了七大洲。在Twitter上关注他@cqchoi。
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