由干细胞培育出的迷你大脑可复制大脑的电活动

2021年8 月 25 日——研究人员已经从干细胞中培育出 3D 人脑组织，该组织复制了在雷特综合征患者大脑中发现的电活动模式。根据 8 月 23 日发表在Nature Neuroscience上的研究，这些“小脑类器官”可用于调查神经系统疾病的根本原因，并筛选和测试潜在的候选药物。

Rett 综合征是一种遗传性疾病，由 X 染色体上 MECP2 基因的一个拷贝中的从头突变引起。它主要影响女孩，并与学习延迟、重复运动和癫痫发作有关，以大脑中独特的混乱电活动爆发为特征。

雷特综合征患者的大脑在磁共振成像上可能看起来正常，大脑结构没有明显异常。这就是为什么研究人员需要一种可靠的方法来测量实验室中的大脑活动，以了解和预防癫痫发作。

研究大脑的最佳工具之一是“大脑类器官”，即从人类干细胞中生长出来的 3D 类脑结构。然而，到目前为止，类器官被认为无法复制脑电波，即与睡眠等特定活动相关的不同神经振荡模式，更不用说响应刺激而在整个大脑中传播的协调电活动波，或者在这种情况下雷特综合征，癫痫发作引发的混乱波。

第一作者、加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 广泛干细胞研究中心成员 Ranmal Samarasinghe 博士说：“对于许多神经系统疾病，你可能会出现可怕的症状，但大脑看起来很好。”一份声明。“因此，为了能够寻找有关这些疾病的问题的答案，使用类器官，我们不仅可以模拟大脑的结构，还可以模拟大脑的功能，这一点非常重要。”

在从健康人的皮肤细胞中生产出一批大脑类器官后，萨马拉辛哈和他的同事们使用两种不同的方法来研究它们内部的电活动模式。第一种方法，钙传感器成像，是一种使用荧光分子的显微技术，荧光分子对 Ca2+ 离子的结合作出反应。第二种方法，局部场电位的细胞外记录，涉及将探针插入类器官以记录大脑活动并分析产生的频谱图。

分析表明存在复杂的网络级活动，包括类似于脑电图 (EEG) 产生的模式的振荡节律。

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