接受由人类干细胞制成的脑类器官移植后，大脑功能（包括认知能力和运动能力）均得到显著改善，而这些大脑仅剩半个的小鼠则出现了认知和运动方面的显著变化。
小鼠大脑（蓝色）侧视图，可见从人脑类器官移植体延伸出的神经纤维（分别用绿色和红色荧光蛋白着色）。斯坦福大学 S. Post-lab
研究人员将人类大脑类器官移植到缺失半边大脑的小鼠体内。这些微型的人类大脑皮层（负责记忆、运动和思维的区域）被植入到缺乏这一主要脑区的小鼠体内。这些类器官不仅与小鼠的大脑融合，而且还恢复了它们的大部分认知功能。
“没有大脑皮层的小鼠（相对而言）生病了，然后你把这些类器官移植进去，它的行为就更像正常的小鼠了，”剑桥大学的加布里埃尔·巴尔穆什（Gabriel Balmuș ）说道，他并没有参与这项研究。
加州斯坦福大学的塞尔吉乌·帕什卡及其同事通过基因工程改造小鼠，使其大脑皮层缺失超过90%，约占大脑的一半。帕什卡表示，这些小鼠仅表现出一些记忆和运动方面的缺陷，因为它们的大脑会进行适应性调整，以弥补缺失的皮层。
研究团队在约一半的小鼠体内植入了四个人类脑类器官，这些类器官是通过将人类干细胞浸泡在化学物质中约40天而生成的。这些类器官填充了每只小鼠颅骨内的空腔，使小鼠变成了研究人员所称的XCX小鼠。其余的小鼠，即无脑回小鼠，则没有接受移植手术。
接受人脑类器官移植的小鼠脑内的神经纤维通路。白色虚线标示移植片的边缘，不同颜色表示纤维的不同方向。斯坦福大学 S. Post-lab
几个月后，在记忆测试（需要它们穿越迷宫）中，无盖小鼠的表现比第三组大脑完整的正常小鼠更差。但这种缺陷在XCX小鼠中几乎完全逆转。XCX小鼠的步态也介于无盖小鼠和正常小鼠之间。
扫描结果显示，类器官已经生长形成类似大脑皮层的移植组织。“大脑一半的体积（最初）消失了，现在缺失的体积中大约90%都被人类细胞覆盖了，”帕什卡说。
这项研究建立在之前植入人脑类器官的研究基础上。帕什卡说，虽然可以将人类脑类器官移植到大鼠或小鼠的大脑中，但啮齿动物大脑的大部分区域最初都不会缺失。他表示，这些研究仅仅表明，这类类器官可以改变认知，而不是改善认知。例如，在一项研究中，光照刺激大鼠体内的人类脑类器官，使其能够预测水的存在。
最新研究中的移植片也是首个包含一种名为冯·埃科诺莫神经元的神经细胞的移植片，这种神经元会影响社交技能，此外还包含从大脑皮层延伸到脊髓的神经元。后者或许可以解释为什么这些移植片能够减少社交技能。巴尔穆什说，这是运动技能方面的障碍。
帕什卡表示，该团队培育的类器官比以往实验中使用的类器官更大，也更接近人类大脑皮层。但据奥地利维也纳分子生物技术研究所的于尔根·克诺布利希称，这些类器官仍然缺乏皮层的正确排列和结构。“它有点像神经元和其他细胞的大杂烩，”他说，“大多数细胞类型都存在，但它们不像正常皮层那样被划分成不同的区域。”
在另一项实验中，该团队证明，人类类器官移植可以使小鼠对低氧环境产生反应。巴尔穆什表示，小鼠的氧气水平与人类类似。由于生活在地下，小鼠进化出了对低氧环境的高度适应能力，因此很难在普通小鼠身上复制这种适应能力。巴尔穆什还指出，这表明这些实验动物或许能为研究脑瘫提供更好的方法。脑瘫是一种会导致运动障碍的疾病，其病因之一是出生前后缺氧。
但克诺布利希表示，这类实验会引发伦理问题。这些小鼠“理应受到与其他动物实验动物同等的保护，这意味着我们需要绝对确保……”他说：“没有疼痛感，没有不必要的痛苦，而且实验的风险与医学收益相匹配。” 他表示，最新的研究已经实现了这一点。
人们普遍担心，植入人类脑类器官的小鼠是否会获得类似人类的意识水平。“目前的数据并没有表明，植入（人类类器官）会让小鼠比普通小鼠更聪明或更有意识，”克诺布利希说。“这就像把汽车的轮子取下来装到树上，然后说那就是一辆车一样。”
期刊参考文献：
自然DOI：10.1038/s41586-026-11032-2
热门跟贴