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據(jù)近日出版的《自然·通訊》雜志，一個由工程師和神經(jīng)科學(xué)家組成的團(tuán)隊首次證明，植入小鼠體內(nèi)的人腦類器官與動物的皮層建立了功能連接，并對外部感官刺激作出反應(yīng)。植入的類器官對視覺刺激的反應(yīng)方式與周圍組織相同，由于結(jié)合了透明石墨烯微電極陣列和雙光子成像的創(chuàng)新實驗裝置，研究人員能夠在幾個月內(nèi)對其進(jìn)行實時觀察。

研究人員開發(fā)了將透明石墨烯制成的微電極陣列與雙光子成像相結(jié)合的實驗，雙光子成像是一種可以為厚度達(dá)一毫米的活組織成像的顯微技術(shù)。圖片來源：大衛(wèi)·貝洛特/加州大學(xué)圣地亞哥分校

此前，還沒有研究能夠證明，植入小鼠大腦皮層的人腦類器官能夠共享相同的功能特性，并以相同的方式對刺激作出反應(yīng)。這是因為用于記錄大腦功能的技術(shù)是有限的，僅持續(xù)幾毫秒的活動通常都難以記錄。

美國加州大學(xué)圣地亞哥分校電氣和計算機(jī)工程系教員杜伊古·庫祖姆領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊此次開發(fā)了將透明石墨烯制成的微電極陣列與雙光子成像相結(jié)合的實驗技術(shù)，解決了這個問題。雙光子成像是一種可對厚度達(dá)一毫米的活組織成像的顯微技術(shù)。

通過在移植的類器官上放置一組透明石墨烯電極，研究人員能夠?qū)崟r記錄植入的類器官和周圍宿主皮層的神經(jīng)活動。使用雙光子成像，他們還觀察到小鼠血管長入人腦類器官，為植入物提供必要的營養(yǎng)和氧氣。

研究人員將一種光學(xué)白光LED作為視覺刺激應(yīng)用于植入人腦類器官的小鼠，同時這些小鼠處于雙光子顯微鏡下。他們觀察到類器官上方電極通道中的電活動，表明類器官對刺激的反應(yīng)方式與周圍組織相同。電活動通過功能連接從植入類器官區(qū)域中最接近視覺皮層的區(qū)域傳播。

研究人員希望，新研究裝置將成為一個獨(dú)特的平臺，全面評估類器官作為大腦發(fā)育和疾病模型的作用，并研究它們作為神經(jīng)假體恢復(fù)丟失、退化或受損大腦區(qū)域功能的效果。

關(guān)鍵詞： 研究人員 視覺刺激 加州大學(xué)圣地亞哥分校 顯微技術(shù)