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新成像法證人腦細胞可連接鼠皮層

By on January 4, 2023

原文刊於信報財經新聞「StartupBeat創科鬥室」

美國加州大學聖地牙哥分校（UCSD）的研究團隊，開發了一種全新成像法，結合透明石墨烯微電極陣列（Array）及雙光子成像（Two-photon imaging）技術，證明植入老鼠體內的人腦類器官（Organoid）已與老鼠的腦皮層（Cortex）連接，並能對外部感官刺激作出反應。

對外部感官刺激有反應

科技媒體New Atlas報道，人類類器官是指把人類皮膚細胞還原成幹細胞後，培育為迷你但功能正常的器官。由幹細胞培育的類器官，更接近人體真實情況，因此類器官通常用於模擬發育、疾病及藥物反應等實驗。目前，科學家已培育出的類器官，包括大腦、心臟、肺、肝、腎、胃、眼睛、胰腺，以至血管及毛囊。

雙光子成像是一種顯微鏡技術，可以對厚度達一毫米的活組織成像。(UCSD網上圖片)

去年10月，美國史丹福大學的研究員首次把人腦類器官植入老鼠體內，並發現人腦細胞與老鼠的神經形成聯繫。是次UCSD的新研究，正是基於史丹福大學研究的延伸，利用全新的成像方法，證實植入老鼠體內的人腦類器官能對刺激作出反應。

有見現有技術難以捕捉僅幾毫秒的大腦活動，UCSD團隊結合兩種技術用以成像。首先，團隊在已移植的類器官頂部，放置了一個透明石墨烯微電極陣列，用來記錄人腦細胞及老鼠腦組織之間的神經活動；然後，再以雙光子顯微鏡對大腦成像。結果發現，老鼠腦皮層的血管已接通人腦類器官，並向其提供氧氣及營養。

透過觀察類器官上方電極通道的電活動，表明類器官對刺激的反應與周圍組織相同。（UCSD網上圖片）

冀成神經疾病治療方案

植入人腦類器官三星期後，團隊在老鼠眼前閃起白光，並觀察老鼠大腦細胞活動。結果發現，石墨烯電極指出，從視覺皮層傳出明顯的神經訊號，顯示人腦類器官與老鼠大腦組織連接，且對外界刺激有反應。在11個星期後，團隊認為，人腦類器官在功能上已愈來愈融入老鼠。

團隊計劃把新技術用於模擬並觀察神經系統疾病的情況，日後或有望發現新的治療方案；有關研究已發表在學術期刊《自然通訊》。

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