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斯坦福培育出皮层91.9%源自人类的小鼠

由 NextFin AI 总结
  • 斯坦福研究人员开发出异种皮层移植技术,将人类皮层类器官移植到皮层发育被基因阻断的小鼠体内,三个月后其大脑按组织体积计算91.9%源自人类。
  • 该技术在29只接受移植的小鼠中约86%取得成功,人类神经元形成有组织的电活动、投射神经纤维,并产生常规类器官培养中未见到的罕见冯·艾克诺样神经元。
  • 接受移植的小鼠在记忆与协调任务中表现出选择性改善,并能模拟缺氧性神经损伤,但并未持续达到普通小鼠水平,临床应用仍遥遥无期。
  • 这项研究引发关于动物保护、意识、知情同意与公众参与的未解伦理问题,专家呼吁在科学超越既定道德边界之际建立国际监管。

在斯坦福大学,经过基因改造的小鼠在接受实验室培育的人类脑组织三个月后,其大脑皮层按组织体积计算平均有91.9% 源自人类。它们的大脑仍缺乏正常皮层的有序结构。然而,人类神经元已生长进入活体小鼠的神经系统,并建立起延伸至脊髓的连接。

这项成果于 9 月 16 日发表在《自然》杂志,为研究神经系统疾病开辟了新途径。同时也暴露出一个任何百分比都无法回答的问题:当改变动物的大脑时,研究人员对它的义务从何时开始改变?

异种皮层化:在小鼠体内培育人类类器官

斯坦福大学的研究人员开发了一种名为异种皮层化的技术,培育出基因上被阻止大脑皮层和海马体(参与认知与记忆的大脑区域)大部分发育的小鼠。

研究人员将人类皮层类器官——由干细胞培育而成的三维脑细胞簇——移植到由此形成的空腔中。捐赠者已同意将其细胞用于动物移植实验。

此前的研究已成功将人类类器官植入啮齿动物体内,但人类神经元的成熟速度远慢于小鼠神经元。宿主既有的神经回路可能压制正在发育的移植物。通过消除大部分竞争,研究团队为人类细胞提供了生长和连接的空间。

在 29 只接受移植的小鼠中,该方法在约 86% 的个体中取得成功。人类神经元发展出有组织的电活动,并将神经纤维投射到其他脑区。研究人员还发现了罕见的类似冯·艾克诺神经元,这类神经元与特定人类皮层区域相关,此前从未在常规类器官培养中出现。

行为测试显示出选择性改善。与皮层大部分缺失的小鼠相比,接受移植的动物在某些记忆和协调任务中表现更好,尽管它们并未始终达到普通小鼠的水平。当暴露于氧气减少的环境时,其源自人类的神经组织受到损伤,动物出现了对照组中没有的运动障碍。这些结果表明,该方法在研究与出生前后缺氧相关的神经损伤方面具有潜在应用价值。

对于受严重神经系统疾病影响的家庭而言,其意义重大。领导该项目的斯坦福大学神经科学家 Sergiu Pașca 向斯坦福医学院解释称,这些模型可以揭示传统动物研究无法触及的疾病机制。

然而,临床应用仍然遥远。在科学媒体中心收集的专家评估中,独立神经科学家质疑,即便其细胞结构看似有前景,这种人工回路能否充分复现人脑功能。

伦理担忧同样悬而未决。该实验经过了机构动物护理审查、干细胞监督以及与独立伦理学家的咨询。

参与外部审查的杜克大学生物伦理学家尼塔·法拉哈尼告诉美国全国公共广播电台,研究人员在与人类意识相关的某些神经连接形成之前就停止了实验。但她质疑,未来携带更成熟人类神经组织的动物是否可能需要额外的保护。

这场争论超出了斯坦福大学的范围。一份9月2日的报告提出建立涉及研究人员、伦理学家和患者权益倡导者的持续国际监督机制。9月29日,一篇《自然》社论呼吁更广泛的公众参与。

科学已经证明了技术上可行的事情。而哪些事情应当被允许,其边界仍未确定。

衡量无法定义之物的危险

这项实验最具揭示性的特征,或许是其测量的精确性。

科学家可以计算人类组织的比例、追踪神经连接并量化行为变化。然而,这些测量无法独立确定移植是否改变了动物的主观体验—或者它是否应获得超出实验室小鼠现有保护之外的保护。

对于与人工智能一同成长的一代人来说,这种区分正变得越来越熟悉。算法对注意力进行分类,教育平台量化学习成果,人工智能系统则通过可观察的表现进行评估。我们正逐渐习惯于将可测量的输出视为那些难以定义的能力的证据。

小鼠实验揭示了这种习惯的局限性。迷宫表现的改善并不能证明类人认知,正如人类来源的神经元也不会自动赋予人类道德地位。

在科学承诺之中还嵌入了另一个问题:谁对神经发育障碍的理解决定了什么才算进步?

一篇2026年对13项实证研究的综述发现,公众对脑类器官的担忧往往集中在知情同意、商业化以及不确定的后果,而非仅仅关乎意识。

对于患有自闭症、癫痫或其他神经系统疾病的年轻人而言,这项研究背后的优先事项值得更仔细审视。减轻致残性症状可能至关重要,而维护自主权、尊重不同的残障体验同样重要。无论是科学专长还是成人代言,都无法自动确定年轻患者会如何权衡这些目标。

因此,斯坦福实验中最具影响的边界或许并不在实验室之内。研究人员可以测定小鼠体内生长了多少人类组织,但实验是否可接受,取决于有关痛苦、医疗必要性、知情同意和问责的问题—这些问题的答案无法仅从神经记录中提取。

一个有能力构建日益复杂大脑的社会,也必须决定由谁来参与界定其伦理边界。

更多独家洞察尽在 nextfin.ai.

洞察

异种皮质化脑技术的定义是什么?

小鼠体内生长了多少人类组织?

该研究近期发表于何处?

为何要消除小鼠皮层的竞争?

移植小鼠的行为是否改善?

什么是冯·艾克诺莫样神经元?

临床应用是否近在眼前?

此处提出了哪些伦理关切?

谁在外部审查了实验伦理?

小鼠是否获得了人类意识?

《自然》社论今日提出了什么建议?

该研究如何与当前AI评估相比较?

2026年公开审查发现了什么?

为何如今衡量意识如此困难?

谁在定义神经科学进展目标?

缺氧揭示了哪些风险?

是否已提出国际监管?

捐赠者如何同意细胞使用?

对神经连接设定了哪些限制?

类器官能否重现人类功能?

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