对自闭症和癫痫根本原因的探索导致了复杂的大脑产前发育:产前阶段的发育
这是研究人员将患者的皮肤细胞转化为诱导多能干细胞,生成大脑类器官后,对大脑缺陷进行研究的结果。这些3D组织在发育过程中与人脑非常相似。
斯坦福大学的科学家们将前脑回路生长到了十六分之一英寸。皮层是大脑的最外层,是所有高级心理功能的所在地。
易受基因畸变影响的大脑构建
然而,由于基因畸变,大脑皮层的构建过程也可能出错,并可能引发包括自闭症在内的神经发育性大脑疾病,精神分裂症,以及其他条件。
在试验过程中,斯坦福大学的研究人员能够看当他们在培养皿中培养脑细胞时大脑的生长过程。
他们观察神经元从大脑的一个部分迁移到另一个区域以形成皮层。
“我们以前从未能够在一个培养皿中重现这些人类大脑的发育过程,”说资深作者Sergiu Pasca,精神病学和行为科学助理教授。
通过第一次实时看到这一过程,并观察神经元在目标区域盘绕,人们生动地了解了大脑皮层活动回路网络的形成。这个过程通常发生在怀孕的后半段。
这项研究还断言,神经科学家可以监测和操纵来自多能干细胞的神经球体。
重要的结论是,倾斜的脑细胞集群迁移是由自闭症相关障碍引起的。此外,还强调了蒂莫西综合征在激活自闭症、癫痫和心脏病方面的作用。神经元迁移的缺陷和延迟也被考虑在内。
什么是迷你大脑?
这项研究需要对微型大脑和实际大脑的概念有清晰的理解。迷你大脑是由皮肤细胞形成并转化为神经细胞的类器官或球体集群干细胞.它们可以生长成类似大脑回路的结构,并刺激交流细胞的网络。
帕斯卡解释了从诱导多能干细胞(iPS细胞)中产生神经球体的过程,以及他们如何将这些细胞放入培养皿中,在培养皿的底部涂上一层涂层以阻止神经元盘绕。
这些细胞漂浮在富含营养的肉汤和圆球中,平均有100万个细胞。这些球体也是人类大脑皮层和神经元的复制品。该神经元类型与大脑皮层中所见的谷氨酸神经元相似。
这项研究的结果为针对不同个体的精神障碍进行定制研究提供了可能。
对许多神经系统疾病的洞察
科学家们对此很乐观实验室的作品可以揭示精神分裂症、自闭症和阿尔茨海默氏症等神经系统疾病,并且比在小鼠大脑上进行的传统试验效果更好。
这项研究的核心结论是,与自闭症和癫痫相关的基因突变与阻碍脑细胞从一个集群正确迁移到另一个集群的原因有关。
帕斯卡说:“他们有点被甩在后面了。
这项研究已经发表在该杂志上自然.
虽然脑类器官不会变大,也不会像完整的大脑一样运作,但它们作为研究怀孕期间大脑发育的窗口是有价值的。