以色列研究人员表示已经发现了培育微型大脑的方法。这种微型大脑可以产生人类脑褶皱的类似物,帮助科学家更好地理解相关的先天生理缺陷。

每三万个婴儿中就约有一个婴儿的大脑生来光滑无褶皱,这就使其成长过程中面临重大疾病的威胁,寿命也较正常婴儿短很多。

魏玆曼科学研究院的科学家试图了解更多造成大脑起皱的物理和生物因素,但就现有的体外大脑培养方法而言,检测大脑的发育十分困难。

魏茨曼研究院的埃亚勒·卡尔兹布鲁恩(Eyal Karzbrun)博士研发出了在试管中培育类器官(简化缩小版身体器官)的新方法。

卡尔兹布鲁恩利用胚胎干细胞成功培育出了一种“迷你大脑”,可以通过高质量的光学成像系统和显微镜追踪褶皱的发展。这一“迷你大脑”呈圆形,表面平坦,中间有一层薄薄的空间。

从类器官生长发育的第二周开始,研究人员发现褶皱开始出现和加深。卡尔兹布鲁恩说:“这是(我们)第一次在类器官中观察到褶皱,显然人类的系统结构导致了褶皱的出现。”

这一结果于本周一在《自然物理》杂志上得到了发表。

带有平脑症突变基因的大脑类器官的培育过程。(图片来源:YouTube视频截图)

随后,该研究小组培育出了一个含平脑症基因的微型大脑。该病症基因于1993年由魏玆曼研究所的奥利·莱纳(Orly Reiner)教授发现。

带有突变基因的类器官与正常类器官大小相同,只是褶皱更少。基因突变的类器官所生长的褶皱也与正常褶皱形状大有不同。

研究人员利用拥有高分辨率的原子力显微镜研究了脑皮层极小的表面,发现了两个微型“大脑”细胞之间的物理和生物差异。例如,正常脑细胞的硬度为变异细胞的两倍左右,且后者要柔软得多。

莱纳说:“现在我们对大脑出现褶皱,或变异后更为平滑的原因有了更多的了解。”

研究人员计划继续发展该研究方法。他们相信此方法将为了解小头症、癫痫和精神分裂症等发育障碍提供更多的信息。

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