10月13日,美国斯坦福大学科学家报告称,他们成功地将人脑细胞移植到新生老鼠的大脑中,并且这些细胞可感受到老鼠的感觉。移植入老鼠大脑的是被称为“类脑器官”的人类脑细胞团块,可以长成数以百万计的新神经元(神经细胞),并与老鼠的大脑神经系统相连接。
人的脑细胞植入老鼠大脑可能产生的结果是,人鼠合一,主要是大脑的合一。大脑是所有行动和心理的中枢,如果两者大脑合一,可能会产生两种现象,一是人的大脑降维为老鼠大脑,也就是具有老鼠大脑的功能。二是老鼠的智商更高,行为像人,可称为人鼠,甚至可能“成精”。
人脑和鼠脑是如何融合的
领导这项研究的神经学家塞尔吉奥·帕斯卡(SergiuPasca)博士对此项研究的解释是,移植人类神经元到鼠脑是为了了解人的自闭症、精神分裂症和其他发育障碍的生物学基础。把人脑与鼠脑混合,可以更好地研究大脑多种疾病的病理并获得有效的治疗方式。
在小老鼠出生一两天后,研究人员将人的类脑器官注射到老鼠大脑中名为体感皮质的区域,该区域负责处理来自全身的触摸、疼痛和其他信号。在老鼠身上,该区域对胡须发出的信号特别敏感。
人类脑细胞在老鼠大脑中继续发育,直到它们的数量达到万个,约占老鼠大脑一侧皮质的三分之一。结果显示,人类类脑器官中每个细胞生长的时间是培养皿中的6倍,这些细胞也变得和人脑中的神经元一样活跃。
人脑组织占据老鼠一侧皮质的三分之一
而且,在另一项实验中,帕斯卡团队把来自蒂莫西综合征(一种自闭症,由单一突变引起,不仅会导致严重的心脏问题,还会损及语言和社交技能)患者的类脑器官植入了大鼠大脑的一侧,并将另一种没有突变的人类类脑器官植入了另一侧。这两种类器官都在老鼠体内继续生长。但是,来自蒂莫西综合征患者类器官上的神经元发育出了两倍的树突,用于接收传入信号。更重要的是,这些神经元的树枝状结构较短。
帕斯卡
显然,这已经提供了自闭症产生的一些神经解剖线索,而且当老鼠被植入自闭症和其他神经系统疾病患者的类脑器官时,研究人员能观察到它们行为方式的差异。这样的研究有助于揭示神经疾病的原理,以及发现大脑是如何发挥功能的,从而帮助修复人类受损的大脑。
研究人员称,该研究不会造成动物痛苦,因为没有证据表明这些移植了人脑的老鼠产生了疼痛,或更容易癫痫发作,它们也没有失去记忆,同样没有失去对运动的控制。事实证明,这些老鼠对人体类脑器官的耐受性非常好。
仅以研究自闭症而言,这样的研究是有重要意义的。目前,全球患自闭症的儿童约有万,中国的自闭症患者约1万,尚无治疗的特效方式,在这方面如果有一点结果,也有益于这些患者和家庭。
人脑对老鼠行为产生反应和指令
令人惊讶的是,对老鼠移植了人类的类脑后,研究人员向老鼠的胡须吹气时,其体内的人类神经元会发出激烈反应,说明人脑可能异化成了鼠脑,能感受到胡须的触觉。这种情况表明人脑产生了鼠脑的功能。
老鼠、猫和许多其他哺乳动物都有胡须,它们通常用胡须来感知周围环境。老鼠大约有30根大胡须和几十根小胡须,这些胡须很像人的头发。但是,老鼠的胡须并非执行头发的功能,而是像人的手指一样有触觉功能,并且通过这样的触觉感知黑暗环境的地形地理和路径。
老鼠靠胡须感知周围环境
老鼠的胡须是其复杂的“扫描传感器系统”中的一部分。利用该系统,老鼠只需用胡须扫描地形,就可以找到最佳道路,识别物体和敌友(猫和鼠)等。新的研究提示,每只老鼠的胡须都连着一个毛囊,毛囊又连接到由多达个密集神经元(神经细胞)组成的水桶状细胞簇,后者依次连接在一起形成神经网络,也即一个地形图。地形图把实时信息传达至老鼠大脑,让老鼠知道周边存在哪些物体,以及环境中正在发生什么变化,从而根据信息发出让老鼠或进或退,或原地不动的行动指令。
老鼠胡须与毛囊连接示意图
新的研究还发现,老鼠的胡须在某些频率下产生共鸣。较长的胡须在较低的频率下产生共鸣,而较短的胡须在较高的频率下产生共鸣,这与竖琴或钢琴弦的原理相同,琴弦的厚度不同而产生不同的音高。老鼠靠近鼻子的胡须较短,远处的胡须较长,这使得它们能够通过胡须的运动形变来创建一种频率图。因此,老鼠可以感知物体的大小、位置,物体的边缘,甚至纹理的细微变化。
当老鼠爬行时,它会不断用胡须扫描周围环境,每秒扫描5到12次。同时,当胡须触及物体时,内部毛囊会弯曲,向大脑引发电脉冲,使老鼠能够确定自己所处的环境。
老鼠通过胡须来感知世界,现在,把部分人脑移植到老鼠大脑,这些人脑也对胡须的触动有强烈反应,说明这些人脑已变成老鼠大脑,或者被老鼠大脑同化了,才会产生老鼠大脑的功能,即对刺激胡须产生反应。当然,这种情况并不会有什么对人和老鼠的不利,因此无须多虑。
老鼠会与人一样聪明甚至成精吗?
另一种情况是,部分人脑植入老鼠大脑后,人脑的功能可能替代鼠脑,因而让老鼠产生像人一样的智商,变得更聪明,甚至“成精”。
成精的概念来自中国传统的神怪和传奇小说。在这些作品里,很多动物,如老鼠、狐狸、牛、马等都可以修炼成精,甚至植物,如松树、杏树、竹子等也可修炼成精。最著名的就是白蛇传中的白蛇修炼成精,成就了人间一桩千年传颂的美好姻缘。
白蛇传
但是,动植物是如何修炼成精的,这些书里并没有透露,只是说需要很长时间,如年到年,对应到科学上来,就应当是演化的时间特别长。其次,修炼的最好方法是偷吃仙果和人间食物,如白蛇偷吃了王母娘娘蟠桃园里的蟠桃,修炼成精,然后遇到了许仙,产生了一段生死恋。而《西游记》中的金鼻白毛老鼠精,是在灵山偷食了如来佛祖的香花宝烛成精,成为有着花容月貌的女人(女妖),诱惑了不少人,也欺骗了唐僧,致使后者差点招来杀生之祸。
对应到科学上来,这样的修炼方法是需要动植物与人和仙进行交流,无论是食物还是基因的交流。就连人种之间也需要交流,才能演化出更好的人类,如现代人与尼安德特人和丹尼索瓦人的婚配和基因交流,成就了今天独特的人类。
所以,现在的人脑与鼠脑混合,按神怪小说来说,实际上是为老鼠提供了一个修炼的捷径,直接把最精化的部分——人的大脑提供给老鼠,后者可能立地成精。如果老鼠再修炼成人形,就是精怪。
人脑组织在培养皿中(左上)生长较慢,但在老鼠大脑中(下)生长很快,说明老鼠的“修炼”很快。
不过,研究人员称,移植了人类部分大脑细胞的老鼠并非比一般老鼠聪明,也没有变得具有像人一样的思维。因为,移植了部分人脑的老鼠在学习测试中,得分并不比其他老鼠高。它们是老鼠,植入人的部分大脑后依然是老鼠。从这种情况来看,移植了部分人脑后的老鼠并不会让老鼠成精,似乎应该让人放心。
不过,从量变到质变的原理来看,现在植入老鼠大脑的人脑只占老鼠大脑一侧皮质的三分之一,但如果植入的人脑细胞占老鼠一侧或两侧皮质的一半,甚至更多,老鼠大脑的变化是否会从量变产生质变,也具有人脑的功能,至少在智商上得到提升?这也是让人不放心的地方。
如何对待卡迈拉
老鼠成精不过是传奇,但是,它提出了一个问题,如果把人和动物的组织器官融合在一起,可能产生不同物种之间的嵌合体,这也是古今中外人们都关心的问题。最著名的就是喀迈拉现象。
喀迈拉(Chimaera)是希腊神话中的一种会喷火的怪物。它上半身像狮子,中间像山羊,下半身像毒蛇,口中可以喷吐火苗,居住于安纳托利亚的吕基亚。现在,喀迈拉成为一种半人半怪或混合生物的指代词。
传说中的卡迈拉
半人半兽生物(嵌合体)的存在显然不符合人和生物伦理。如果把动物与人类嵌合,无论是一种器官还是多种器官的混合,而且不受限制,就有可能改变人和动物的性质,并且让人类和动物的演化改变方向,产生新的不容易控制的物种,既破坏生态平衡,也扰乱人类社会。
想想看,如果老鼠有人的思维和行动,而且成精,就更能搞破坏,还能诱惑凡人,造成更大的混乱。更进一步,这样的研究扩大,把人体类脑器官植入其他近亲物种体内,如猴子或黑猩猩,可能会引发严重后果。因为,灵长类动物和人类之间的相似性可能会让人类类脑器官发育得更成熟,让灵长类动物变得更聪明(成精),并对动物的行为产生更大影响。
虽然帕斯卡团队表示他们的研究遵循了国际干细胞学会(ISSCR)制定的所有指导方针,包括涉及人类大脑类器官以及将人类细胞转移到动物体内的研究的指南,但该项研究产生的结果提示,需要进一步完善这类研究的伦理准则,尤其是涉及大脑神经移植的内容时,因为神经系统和生殖系统是人和生物体极为重要的组织系统。前者是智商和行为的指令中枢,后者可以让生命繁衍下去,永不止息。
年5月26日,国际干细胞研究学会发布了《干细胞研究和临床转化指南》的更新版,涉及基于干细胞的胚胎模型、人类胚胎研究、嵌合体、类器官和基因组编辑等的指导意见。帕斯卡等人的研究属于“嵌合体”。“指南”对于嵌合体的定义是:一个机体身上携带的细胞来自两种或两种以上同种或异种物种的受精卵的生物体。分为微量嵌合体和种间嵌合体。
微量嵌合体是最简单的嵌合体,是在出生前或出生后任一发育阶段,将少量的人源细胞嵌合到另一生命体中,任一细胞谱系或者组织的嵌合都是微量的。此类嵌合体技术需要对恰当的动物使用及对生物安全进行监管(此外还应该符合当地监管机构的要求)。任何携带有人生殖系细胞的微量人/动物嵌合体都应该给予高度的重视。
种间嵌合体是含有大量不同物种来源细胞嵌合的动物。有两类真正的人/动物嵌合体受到特别的
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