移植到成年大鼠体内的人脑类器官对视觉刺激有反应

在 2 月 2 日发表在《细胞干细胞》杂志上的一项研究中，研究人员表明大脑类器官(实验室培养的神经元团块)可以与大鼠大脑整合并对闪光灯等视觉刺激做出反应。

数十年的研究表明，我们可以将单个人类和啮齿动物神经元移植到啮齿动物的大脑中，而且最近，已经证明人脑类器官可以与发育中的啮齿动物大脑整合。然而，这些类器官移植物是否能在功能上与受损成人大脑的视觉系统整合仍有待探索。

“我们不仅关注移植单个细胞，还关注移植组织，”资深作者、宾夕法尼亚大学神经外科助理教授 H. Isaac Chen 说。“大脑类器官具有结构;它们具有类似于大脑的结构。我们能够观察这种结构中的单个神经元，以更深入地了解移植类器官的整合。”

研究人员在实验室中培养了大约 80 天的人类干细胞衍生神经元，然后将它们移植到视觉皮层持续受伤的成年大鼠的大脑中。在三个月内，移植的类器官已与宿主的大脑整合：血管化，体积和数量增加，发出神经元投射，并与宿主的神经元形成突触。

该团队利用荧光标记的病毒沿着突触从一个神经元跳到另一个神经元，来检测和追踪宿主大鼠的类器官和脑细胞之间的物理联系。“通过将其中一种病毒示踪剂注入动物的眼睛，我们能够追踪视网膜下游的神经元连接，”陈说。“示踪剂一直到类器官。”

接下来，研究人员使用电极探针来测量当动物暴露于闪光灯和交替的白条和黑条时类器官内单个神经元的活动。“我们看到类器官中的大量神经元对特定方向的光做出反应，这为我们提供了证据，证明这些类器官神经元不仅能够与视觉系统整合，而且能够采用非常特定的视觉功能皮质。”

该团队对类器官能够在短短三个月内整合的程度感到惊讶。“我们没想到会这么早看到这种程度的功能整合，”陈说。“还有其他关于单个细胞移植的研究表明，即使在将人类神经元移植到啮齿动物体内 9 或 10 个月后，它们仍未完全成熟。”

“神经组织有可能重建受损大脑区域，”陈说。“我们还没有解决所有问题，但这是非常坚实的第一步。现在，我们想了解类器官如何用于皮层的其他区域，而不仅仅是视觉皮层，我们想了解指导类器官神经元如何与大脑整合的规则，以便我们能够更好地控制该过程并做出它发生得更快。