獨家揭秘：試管大腦是如何運作的？

人類大腦可謂世界上最複雜的構造，它有千億個互相聯繫的神經元，這使得神經科學家難以真正了解它是如何運轉的。

雖然科學家已經知道大腦的哪個區域控制著哪一種功能，但不了解鏈接大腦不同區域的迴路。為此，2012年美國科學家領銜啟動名為「人腦迴路圖譜」項目，將繪製健康人腦的所有迴路。

腦科學時代

近20年來，腦科學成為發展最快的學科之一，是發達國家科學研究「皇冠上的明珠」。美國國會將20世紀最後10年稱為「腦的十年」，日本也曾制定「腦科學時代」計劃，德國、英國、瑞士等也都制定了本國的神經科學研究計劃。

2013年4月，美國公布了「推進創新神經技術腦研究計劃」。無獨有偶，歐盟委員會也在該年年初宣布，人腦工程和石墨烯兩大科技入選「未來新興期間技術項目」。

歐盟的大腦工程和美國的「腦計劃」，將推動神經科學領域研究技術的創新與發展，被認為是繼人類基因組計劃后最宏大的研究項目，並且同樣需要不同領域的科學家和工程師共同參與，也有很多科學家參與研究。

大腦細胞的培養

當前人造的東西越來越多，不稀奇，但是，大腦也可以培養出來，這不僅是一則爆炸性的新聞，更是醫學界的壯舉。

乍一看，懸浮在玻璃瓶里的球狀物，就是一個生物組織！可別小看這玩意兒，它是在實驗室里培養出來的「人類胚腦」。

人類胚腦：右圖為包裹在營養凝膠微粒內的幹細胞；左圖為懸浮在培養瓶中的胚腦

幹細胞的「重編程」，可行

奧地利維也納分子生物研究所的科學家們從人體皮膚細胞著手，在幹細胞階段進行「重新編程」，經過兩個半月後獲得了「人類胚腦」，它相當於在母體兩個月大的胎兒大腦，也就是說未發育成熟的可以思考的器官被培養出來了。雖然這只是處於初級階段，但其可行性已經被證實了。

體外培養（左）和活體（右）的胚腦皮質有著相同的結構，只是前者細胞組織看起來較混亂

這個胚腦在兩個月時，體積達到4毫米大，它和高度發達的人腦結構相距很遠，但它已經包含有神經元和各種不同類型的神經組織。

試驗成功的關鍵和意義

這次試驗成功的關鍵，不在於材料。科學家採用傳統方法取得幹細胞，再把幹細胞轉化為神經外胚層（今後演變成胚腦內細胞的外膜、大腦和神經系統的所有構造），隨之將這些細胞包裹進凝膠超微粒中，其中含有所培育細胞生長和發育必需的營養。這是成功的第一步。其次，將微粒始終處於懸浮狀態，而不是平鋪在培養皿內。這些微粒不受動力的影響，不變形、不下沉。

這項研究的成功，引起醫生們的極大興趣。利用幹細胞技術著手打造「微型大腦」，對研究和治療大腦發育相關的疾病有重要意義。

以下是培育試管大腦的過程，話說這可是百科君好不容易才找到的寶貴資料，大家慢慢看啦~

1.提取皮膚細胞：從供體身上提取一些成纖維細胞，這是一種主要存在皮膚中的具有支撐功能的細胞。

2.重新編程為幹細胞：皮膚細胞被重新編碼為未分化的幹細胞，能生成培育的組織或器官。

3.幹細胞增殖：培育6天後，它仍都有生長，構成細胞團。

4.誘導分化：5天後，科學家加入誘導分子，將這些多能幹細胞轉化為神經幹細胞。

5.用凝膠包裹：轉化后的細胞團被包裹進營養凝膠超微粒中，這一超微粒為器官的發育提供支持。

6.超微粒被放入培養皿：凝膠將細胞包裹其中，在37℃的保溫箱中保持懸浮狀態。

7.微型大腦最終形成：細胞在超微粒中自行組織，直到9周后形成一個直徑約為4毫米的人類胚腦（大小為新生兒的大腦的1/75）。