本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
神经科学家迫切需要更好的工具来开发治疗精神疾病和神经退行性疾病的药物。在实验室动物中进行的实验，其药物候选者往往在临床试验中最终失败。如果存在一种实验室细胞培养物，能够准确地模拟构成大脑皮层的复杂细胞网络，它将提供一个现实检验，并帮助回答每个药物开发者都想知道的持久问题：如果这种化学物质在模仿精神分裂症或自闭症某些影响的小鼠中有效，那么它在人类中也会有效吗？
约翰·霍普金斯医学院和南京大学的一个团队刚刚创建了一个大脑皮层的缩影，它可以放在实验室的培养皿中。“培养皿中的皮质”由一个相互交织的神经元网络组成，这些神经元传递电信号，还有其他细胞会抑制这种活动。培养的神经元可能会扩展将神经和精神药物开发从目前的困境中解脱出来所需的工具包。
《大众科学》采访了约翰·霍普金斯大学医学院细胞工程研究所的联合主任瓦利娜·道森（Valina Dawson），讨论了4月6日发表在《科学转化医学》上的一篇论文，她是该论文的资深作者。
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《大众科学》：描述一下“培养皿中的皮质”是什么？
瓦利娜·道森：大脑被分为不同的结构和区域。大脑皮层是大脑中最大的部分，负责管理更高层次的大脑功能，如思想和行为、语言、感觉处理（如听觉和视觉）。研究皮层中神经元功能的一种方法是在培养物中，“在培养皿中”培养它们。
科：为什么研究人员想要创建这种皮层的实验室模型？
VD：在培养物中拥有人类神经元，可以对化学、蛋白质和基因水平的信号事件进行实验研究，这些事件是正常和患病行为的基础，而这在完整的人脑中是不可能或不道德的。了解皮层中的神经元如何工作以及疾病发生时会出现什么问题，我们希望，这将为治疗遭受脑损伤和疾病的患者提供新的治疗机会。
科：为什么构建这个如此困难？你们是如何克服沿途的障碍的？
VD：从干细胞创造人类神经元的能力是相对较新的。从干细胞制造不同类型神经元的既定方案仅限于人类大脑中存在的数百种神经元中的少数几种。我们对皮层发育中精心控制和优雅编排的事件的理解，大多来自不那么复杂的生物。因此，生成产生复杂神经元群网络方案的一些关键要素必须通过试错法来猜测和识别。
科：. 科学家们可以用你们的系统做什么？
VD：我们希望他们将使用该系统来了解皮层功能和交流中的重要机制。我们希望这些培养物也有助于了解如何提供神经保护以对抗中风和创伤，并调查精神分裂症、自闭症和癫痫等疾病中出现的问题。
科：你们在刚发表的论文中不是已经展示了这可能如何工作吗？
是的，在一个中风模型中。中风是全世界死亡、残疾和生活质量丧失的常见原因，但不幸的是，很少有减少脑损伤的治疗方法。在中风期间，脑组织的血液流动会丧失。这可以通过去除氧气和葡萄糖或用化学物质NMDA激活神经元表面的一种特定蛋白质（一种兴奋性受体）在培养皿中模拟。我们已经使用我们的皮质培养系统来研究发生的细胞信号传导事件并导致神经元细胞死亡。以前我们在啮齿动物系统中发现，生化途径中的一个成员，即聚（ADP-核糖）聚合酶-1 (PARP-1)，被病理激活并作为开关，将细胞从DNA修复转移到细胞死亡。
防止PARP-1激活可以保护神经元免受缺血性细胞死亡。我们首次能够使用我们的皮质培养物确定人类神经元是否以类似的方式反应，它们确实如此！PARP抑制剂已开发用于治疗患有某些类型癌症的患者，并且其中一些临床有用的药物会穿过血脑屏障。寻找能够进入大脑的药物一直是开发神经疾病和损伤良好疗法的主要障碍。我们的研究提高了这些药物也可能用于治疗中风的潜力。
科：下一步是什么？
VD：除了使用这些培养物来研究皮质神经元如何保护自己免受损伤外，我们还在使用这些培养物来探测一种自闭症形式背后的分子信号传导事件，希望找到干预方法。此外，其他大脑区域与皮层相连，提供重要信息或接收来自皮质区域的指令。未来，可以建立培养物，以便在细胞和亚细胞水平上研究这些连接。还可以设想使用复杂的生物工程支架来允许皮层的正常分层，以便研究层之间的相互连接。在科幻的未来，也许会开发出皮质插头，可以植入患有中风或创伤的患者体内，以替代受损和丢失的大脑物质。