原始大脑的形成过程 实验室造模拟大脑：有基本自我意识(图)

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1. 原始大脑的形成过程

原始大脑的形成经历了漫长的进化过程。最初的原始神经元在生物进化中逐渐发展形成了初级的神经网络。随着进化的推进，这些神经元逐渐增多并形成了较为复杂的神经系统。

随后，通过进一步的演化，脊椎动物的大脑出现了形态和功能上的差异，例如海马体、小脑和大脑皮层等逐渐形成。

这些进化过程中，适应环境的需要和遗传突变的积累成为主要驱动力，最终形成了现代生物的原始大脑结构。

人类的大脑在出生时就已经有像核桃一样布满褶皱的形态了，而那些大脑没有褶皱的婴儿患有“平滑大脑综合症”的严重先天发育缺陷，他们的预期寿命明显要短许多。据《自然·物理学》2月20日发表的一篇论文称，以色列魏茨曼科学研究所的科学家通过研究导致这种缺陷的基因来探索大脑形成褶皱的物理动因，已经从人类细胞中培育出微小的“片状大脑”，从而追踪大脑起皱过程背后的物理与生物机制。研究人员表示还将继续完善这一研究方法，该研究成果可能会帮助人类进一步认识与大脑发育紧密相关的一些疾病，比如小头症、癫痫和精神分裂症等。

以色列魏茨曼科学研究所分子遗传学部门的奥利·赖纳（Orly Reiner）教授继承了日本教授笹井芳树（Yoshiki Sasai）和奥地利教授Juergen Knoblich的衣钵，在实验室胚胎干细胞培育微型类器官大脑方面更进了一步。

赖纳实验室成员埃亚勒·卡兹布昂（Eyal Karzbrun）博士开发出了一种新的手段来培育类器官，能够让研究小组实时跟踪其生长过程。他限制了器官纵向的生长，成形的器官就像一张圆而扁平的圆面饼，中心有一个薄薄的空隙。这一形状可让研究人员向所有细胞提供营养。在该“大脑”发育的第二星期，褶皱开始出现，然后随之加深。卡兹布昂博士表示：“该系统结构让我们第一次在类器官大脑中观察到其表层折叠的出现。”

研究小组还培育出了包含与平滑大脑综合症患病婴儿相同的突变基因的新的类器官大脑。带有突变基因的类器官长大后的尺寸与之前的那一组相同，但它们长出的皱褶很少，仅有的皱褶也与正常的有很大的不同。研究人员假设是细胞物理性质的差异导致了不同。通过弹性测量，正常细胞的硬度大约是突变细胞的两倍，也就是说突变细胞基本上是软的。赖纳教授说:“我们发现这两种类器官中细胞在物理性质上存在显著差异，并且我们还观察到它们的生物特性也存在差异。例如，在突变的器官中心的细胞核移动得更慢，我们在基因表现方式上也看到了显著的差异。”

在该论文发表之前，科学界就对这种培育类器官的新方法表现出了极大的兴趣。赖纳教授说:“这并不完全是一个大脑，但它是大脑发育一个很好的模型。现在，我们对大脑产生褶皱的原因有了更深的理解，也对那些因突变基因而产生的平滑大脑有了进一步的认识。”