科技日報訊 （記者陳丹）美國生物工程師近日成功創建出三維腦狀組織，其功能和結構特徵類似于大鼠的腦組織，並可在實驗室中存活兩個多月。他們還首次展示了這個類腦組織的應用潛力，可研究顱腦損傷後立即發生的化學和電變化，以及藥物反應引起的變化。該組織可為研究正常腦功能以及腦損傷和疾病提供一個高品質模型，並有助於開發針對腦功能障礙的新療法。

　　塔夫茨大學組織工程資源中心主管戴維·卡普蘭博士帶領的研究團隊在美國《國家科學院學報》網路版上報告説，他們創建的這個功能性3D類腦組織能夠呈現大腦灰質（神經元細胞體聚集而成）和白質（軸突聚集而成）的區分。由於不同腦損傷和疾病影響的區域不同，理想的大腦模型就需要能夠複製這種灰質和白質隔離的複雜結構。

　　據物理學家組織網8月11日（北京時間）報道，培養這個類腦組織的關鍵在於利用具有不同物理屬性的兩種生物材料創建一個新型複合結構：一個由絲蛋白製成、供神經細胞生長的海綿狀支架，以及一種基於膠原蛋白、為軸突生長提供便利的柔軟凝膠。

　　為了實現灰質和白質的區分，研究團隊將海綿支架切成甜甜圈的形狀，並用大鼠神經元填充，然後在“甜甜圈”的中央放入凝膠，凝膠隨即會滲透並遍佈支架。短短幾天后，神經元便在支架的孔隙周圍形成功能性網路，並“吩咐”較長的軸突穿過中央凝膠與另一側的神經元連接。其結果是，“甜甜圈”的中間形成白質區域，鮮明地區別於周圍的灰質。

　　研究團隊利用在2D實驗皿中以及僅在膠原蛋白基凝膠環境下培育的神經元進行了幾週的比較實驗，以確定這個3D類腦組織中神經元的健康狀況和功能。他們發現，3D類腦組織中的神經元在生長和功能方面都出現了基因的高表達。此外，這些神經元能夠維持長達五周的穩定代謝活性，而僅在凝膠環境下生長的神經元在24小時內便開始惡化。在功能上，3D類腦組織中的神經元發出了與完整大腦中所見的電活性和反應類似的信號，包括針對一種神經毒素表現了典型的電生理學響應模式。

　　借助這個類腦組織進行的創傷性腦損傷研究也顯示，記錄下的神經元電化學活性的變化與動物研究通常觀察到的結果類似。卡普蘭説，利用一個組織模型來研究創傷性腦損傷比進行動物實驗更具優勢，“你基本上可以實時追蹤組織對創傷的反應”。

　　為了使該組織模型更像大腦，研究團隊最近還將“甜甜圈”改造為包含6個同心環的支架，每一個環中能夠填充不同類型的神經元，以此模倣擁有6層的人類大腦皮質。

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　　如同馬鈴薯繁殖，神經元集合的“塊莖”中，鑽出新芽，抽出新枝，直到枝繁葉茂，克隆出新腦。它或許奇形怪狀，不像人腦，但仍是最複雜的人造神經組織。目前科學家只是用它做一些簡單的反射實驗。但未來它説不定會比人腦更厲害，因為其大小不受顱骨限制。考慮到人腦操縱的機器已有雛形，人造腦又有突破，“軟腦硬殼”的生物機械統一體，走出科幻電影或許不會用時太久。