在盘子里生长神经连接

创造人类智慧需要很多联系。脑功能取决于大脑内多个区域之间的接触。为了研究这种连接是如何可能的 - 以及它如何变得糟糕 - 由东京大学领导的国际研究人员已经在实验室中建立了一个脑道工作模型。该研究于今天在iScience上发表。

研究人员利用人类诱导的多能干细胞(iPSCs)生长了模仿大脑皮层的神经元球体。当两个球体放置在提供物理指令的微装置的两端时，它们沿着将它们分开的窄通道将轴突向彼此延伸。

“25天后，两个轴突的卷须一直沿着通道向下延伸，两个皮质球体相连，”资深作者Yoshiho Ikeuchi说。“我们知道这是一个功能性电气连接，因为如果一个球体被电刺激，另一个会在短暂的延迟后作出反应。这类似于真实大脑中的情况，远处地区在认知过程中进行交流。“

“第一作者Takaaki Kirihara说：”相互促进相互作用生长分子的球状体是非常有趣的。“这意味着相对的轴突相互引导，连接两组神经元。这有助于解释大脑远距离区域之间是如何形成互惠连接的，有时甚至是在不同的半球之间。“这些“大脑”只会在适当的情况下成长。当微型装置的一端是空的时，轴突仍然从另一端的神经元中出现 - 但效率明显较低。在空端放置诸如玻璃珠之类的物体对改善束的生长没有任何作用。

虽然微型装置中的轴突与生物大脑并不相同，但有一种线索是组织培养模型是现实的。已知基因L1CAM对于脑道形成是必需的。当L1CAM在球状体中被击倒时，许多轴突未能组装成束。这表明该模型不仅可用于研究正常脑组织，还可用于研究脑道发育障碍。