【Brain】人造迷你大脑惊现脑电波，我们离人造生物还有多远?

　　人脑是一个超级复杂的系统，这些年来科学家们针对人脑的研究走得越来越远。一方面，人工智能开始取得突破性进展，另一方面，人工培育大脑的方式也开始崭露头角。

实验室培养的迷你大脑，产生了脑电波

据法新社报道，最新一期的国际干细胞研究顶级期刊《Cell Stem Cell》上刊登了一份惊人的研究报告。美国加州大学的研究人员称，首次在利用干细胞技术实验室培养的“迷你人造大脑”上观测到了类似于早产儿的脑电波活动。

据了解，这种由人类成体干细胞制作的“脑细胞集合体”又被称为“迷你人造大脑”。通过将它们置于模拟大脑发育环境的培养物中，干细胞分化成不同类型的脑细胞，并组织成类似于发育中人脑的三维结构。到目前为止，“迷你人造大脑”已经问世有十多年时间了。这次是科学家首次在“迷你人造大脑”上成功开发出发达的功能性神经细胞网络。

不过，研究人员目前尚不能断定这种豌豆般大小的“人造大脑”是否因此而产生了意识活动。

美国加州大学圣地亚哥分校的生物学家阿里森·穆特里（Alysson Muotri）及其团队进行了这次试验，并把研究论文发在了8月29日发行的《Cell Stem Cell》上。

据报道，穆特里的研究团队大概花了2个月时间来检测“迷你人造大脑”突然释放出的脑电波。根据该论文显示，这次取得的飞跃性进步主要集中在两个方面。

第一个进步是改进了干细胞的培养过程，优化了包括培养基等的生产方法。

第二个进步是，让“迷你人造大脑”的神经元有足够的的时间进行发育，就像子宫里婴儿的大脑在不断发育一样。

对此，论文的通讯作者穆特里表示：“人类最早的神经发育情况正在基因组编码中。我们在体外观察到的神经活动水平是前所未有的，这离实际生成复杂神经网络的这些早期阶段的模型又近了一步。”

这些脑电波信号最开始很稀疏，但是都以同样的频率发射。随着“迷你人造大脑”的不断成长，它会以不同的频率发射脑电波，而且开始出现定期的信号。这表明“迷你人造大脑”进一步发展了神经网络。

具有跟人类大脑类似的成长轨迹？

为了比较早期发育过程中类器官的脑波模式和人脑的脑波模式，该团队训练了一种机器学习算法，记录了39名6到9个半月大早产儿的脑电波。该算法能够预测这些类器官在培养液中发育了多少周，这表明它们与人脑有着相似的成长轨迹。

不过，关于新生儿究竟是在哪个发展阶段才开始产生意识的、这个“意识”究竟该如何来定义，目前科学界还存在很大的争议。根据2013年发布的一项有关“新生儿大脑活动调查研究报告”显示，新生儿大概是在出生5个月之后才会对它看到的脸进行意识性的思考，这会成为它大脑里面的短期性“记忆”。

虽然具有跟人脑类似的成长轨迹，但穆特里认为：这些“迷你人造大脑”不太可能具有意识等精神活动，它们仍然是一个非常初级的模型。他说：“这些类器官没有我们人脑的其他部分和结构，所以这些脑电波与真实大脑中的活动可能没有任何关系。”

据报道，未来，该团队的目标是进一步改善这些“迷你人造大脑”，并利用它们来了解与神经网络功能障碍相关的疾病，比如一些大脑疾病。

我们需要培育人脑吗?

　　从理论上而言，人体干细胞能够分化培育成任何组织和器官，人脑也不例外。现在的问题是，我们需要培育人脑吗?为什么要培育人类大脑?

　　问题是不管对于谁而言，培育的大脑的很多功能要发挥出来，必须通过神经系统和身体的其他器官相连接，这个和手、脚等其他人体部件并不一样。在现阶段，如果一个人的部分脑区坏了，无法更换培育的脑组织代替其原来的功能。因此，培育的大脑只能算作大脑类器官。但这并不是说这样的研究就没有什么价值。

　　这次取得这一重大成果的研究团队希望这个大脑能够帮助科学家更深层次的去了解大脑结构及功能，增进对神经系统疾病的了解。据英国《卫报》网站8月19日报道，尽管这个类似5周大胎儿大脑的微型大脑没有意识，但对希望研究发育性疾病发展过程的科学家而言，它可能具有潜在用处，因为阿尔茨海默症和帕金森症等疾病这些疾病所影响的大脑区域在大脑发育初期就已出现，另外它还可用于测试治疗阿尔茨海默症和帕金森症等疾病的药物。

　　在参与人脑培育研究的一些科学家看来，这种培育的人脑进行这些药物的测试可能比在老鼠身上更有价值。

　　科学家们预计，这一技术今后还可以用于研究精神分裂症、孤独症、抑郁症等影响全球数以百万计人的疾病。“在实验室研究方面，这些疾病都是可以用培育的大脑进行尝试的。

　　但人脑培养的研究注定是一条荆棘丛生的道路。虽然人类大脑形成始于一些结构相对简单的组织，却能迅速发育成自然界已知最为复杂的结构之一，其中具体过程对科学界而言仍属未知。中科院神经科学研究所科研管理处的王钱福表示，目前人类对人脑还知之有限，就培育人脑而言，由于其只有得到身体各个部位的响应才能发挥功能，因此前进的技术难题非常大。就现有的技术条件来看，培育和人类大脑完全一样的人脑并不现实。

培育人脑将会遭遇伦理门槛

　　从干细胞领域来看，人类已能够在实验室中借助干细胞来培植肝脏、心脏等人体组织。这些年来，其他各种人造器官的发展也是日新月异，比如人造皮肤、人造血管、人造耳朵、人造心脏、人造肾脏……等等。但一个人造大脑的培植与移植并不在讨论之列。由于涉及到人类的意识和思维，培育人脑要复杂得多。

　　王钱福表示，科学家们培育出来的人脑，也许和我们这些由生殖而来的人脑相比完全是另外一回事儿。因为这种人造之物，尽管看起来与真正人脑细胞的早期形态很相似，但还是与自然造物有着本质区别。

　　不少神经科学家认为，尽管人造脑细胞每一个部分都已按照真正脑细胞的组合方式聚集，但是可能仅仅只是物理的聚集而已，并不是发生反应的聚合。

　　我们这样来打个比方或许就要好理解得多。你的家里有一辆汽车，所有的零配件都在，只是装备有些反常，比如你将发动机装在车顶上或者后备箱中，这并不妨碍你向别人介绍这辆车如何进行运动，但是这样的车，重要部件发动机放错了位置，没有和整个驱动装置连接，自然永远都无法运动的，除非你将发动机安放到它们恰当的位置。科学家们培育的人脑可能也是这样，其零部件可能并不在它们正确的位置上。

　　现在一些研究人员能够培育的也只是人脑的形态，其功能怎么样还没有进行全面的测试。事实上，很多人脑的功能可能无法通过单纯培育人脑组织就能发挥出来。

　　这些年来，人类胚胎干细胞因为伦理方面的问题，其研究一直保守责难和批评，其研究也受到一些严格的限制，但是皮肤细胞等体细胞则要宽松得多，也正是因为如此，由体细胞分化成的干细胞培育人体组织器官的研究如果野草一样在世界各国疯长，并多有研究成果问世。

　　不过阿南德强调，他们培育的这个大脑没有意识，也不会思考，理由是他们不向这个大脑输入任何感官刺激，这个大脑不以任何方式进行思考。因此相关研究不存在任何道德问题。

　　克诺布利希也表示，他们培育“迷你人脑”的目的不是“制造完整的人脑”，而是分析人类大脑组织发育过程，创造可用于研究一些疾病发病机制的生物模型。出于伦理上的顾虑，克诺布利希说，他不希望看到，也不打算培育更大的人类大脑。只是他无法约束其他科学家的实验。

　　专家表示，当前人工培育的大脑距离知觉、意识、或者对外界做出反应还有很长一段距离，因此倒是不必过于担忧伦理问题。虽然未来会让人感到忧虑和不安，但现在还只是初级阶段。目前各个科学家团队人工培育的大脑不能思考，也没有高级认知能力。

据报道，未来，该团队的目标是进一步改善这些“迷你人造大脑”，并利用它们来了解与神经网络功能障碍相关的疾病，比如一些大脑疾病。穆特里说：“作为一名科学家，我希望能够越来越接近人类大脑。因为这样做，我可以帮助患有神经疾病的人，给他们更好的治疗和生活质量。但这要由我们来决定极限在哪里，可能是技术还没有准备好，或是我们不知道如何控制技术。这与围绕基因编辑婴儿的讨论是一样的，这就是为什么我们要有伦理委员会来代表社会各个方面对我们的研究进行审查。”

来源：墨玫人工智能，国智清创雄安机器人研究院（ID:xionganir）推荐阅读，不代表国智清创雄安机器人研究院立场，转载请注明，如涉及作品版权问题，请联系我们删除或做相关处理！