科学家组装人体神经电路驾驶自愿运动

斯坦福大学医学院(Stanford School of Medicine)的研究人员组装了一个负责人体自主运动的神经细胞回路的工作模型，这在科学界尚属首次。

研究人员产生了代表脑皮层的电路的三个组分碎片组织，脊髓和骨骼肌并让它们在培养皿中缝起来。

这项进展有望加快各种神经系统疾病的研究。研究还表明，大脑可以与实验室玻璃器皿中的身体部位融合，形成与现实生活中一样的神经回路。

将指令从大脑传递到骨骼肌的神经回路的中断会导致静止和死亡。科学家们已经对实验室动物进行了研究，试图了解人类的神经肌肉损伤，但他们的努力因不同物种间的神经回路差异而受阻。

“ALS在啮齿动物身上已经被治愈了几十次，”精神病学和医学副教授Sergiu Pasca说行为科学指的是肌萎缩侧索硬化症，或卢·格里克病。“没有一种治疗方法有效地转化为人类。但现在我们可以使用患者自己的细胞来生成个性化的工作模型，这将帮助我们在培养皿中研究这些疾病。”

Assembloids

斯坦福队队伍创造了大量三分高的型号，Pasca调用了人类诱导多能干细胞或IPS细胞的组件。该工作在12月16日在线发布的一项研究中描述细胞。Pasca，Bonnie Uytengsu和家庭总监斯坦福大脑心理学计划，是该研究的高级作者。领导作者是研究科学家Jimena Anderson，Ph.D.

在过去的工作中，Pasca的小组已经产生了微型球状体，密切模仿脑皮质的建筑和生理学。在新的研究中，科学家调整了他们的食谱，以产生近似脊髓组织和骨骼的两种额外类型的球状体肌肉。

这三个球形类型代表了控制自发运动的电路的三个关键部件。一个接一个地放在一个盘子里，脊柱球体在中间，这些球体逐渐融合在一起。

帕斯卡和他的同事证明了这个电路的精确组装:来自皮质球体的神经元与支配肌肉组织的脊髓球体运动神经元连接在一起。

“我们制造零件，”帕斯卡说，“但他们知道如何把自己组装起来。”

触发肌肉抽搐

但是这些，实际上是工作的吗？刺激皮质神经细胞会导致肌肉组织合同吗？

使用实验室技术，科学家们表示刺激皮质球体触发骨骼肌球状体的抽搐。

“骨骼肌通常不会自己收缩，”帕斯卡说。“大脑皮层刺激后，在实验室培养皿中看到的第一个抽搐是不会很快被忘记的。”

Pasca表示，组件在融合后至少10周保持完全正常的功能。“显着，它们保持完整的时间越长，收缩越好，”他说。

Pasca的集团正在与由Jan Carette，Ph.D.，微生物学和免疫学的副教授的团队合作，使用组件解开Poliovirus和其他脊髓醇的病理学，其受体仅在灵长类动物中存在。

对于球体的组合数量没有明显的限制。在12月3日发表的一项研究中自然生物技术，帕斯卡的团队将一个皮质球体和另一个代表纹状体的球体融合在一起，纹状体是一种大脑结构，是愉悦感觉和激励行为的中枢。帕斯卡说，这一集合体可能被证明对研究精神分裂症、抑郁症和成瘾症的原因很有用。

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