这些老鼠拥有部分人脑

《纽约时报》，2026年9月16日（与卡罗琳·Y·约翰逊合著）

为了更多地了解脑部疾病，科学家们周三报告称，他们创造了非凡的小鼠，其大脑中充满了数百万个人类神经元。这项工作标志着在体外复制人脑复杂性方面取得了惊人的进展。

研究，描述《自然》杂志也提出了一些深刻的问题。斯坦福大学神经科学家Sergiu Pașca博士问道：“功能会有所提升吗？”他是这项工作的负责人。

“它们会比其他小鼠表现更好吗？”

帕什卡博士及其同事定期与伦理学家就研究的意义进行咨询。他们也密切关注这些小鼠，分析它们的行为。到目前为止，它们的行为大多像是普通的小鼠大脑。

“你根本分不出区别，”帕斯卡博士说。其他未参与研究的专家也表示同意。

英国医学研究委员会分子生物学实验室的发育神经生物学家玛德琳·兰开斯特说：“它大脑中可能有很大一部分由人类细胞组成，但它的行为没有任何人类行为。”

帕什卡博士花费多年时间创造这些小鼠，原因只有一个：研究人类脑部疾病极其困难。我们的大脑包含大约800亿个神经元，通过数万亿个连接连接组成复杂的神经回路。

一些科学家怀疑，当这些网络失控时，会导致精神分裂症和自闭症等疾病。“神经精神疾病主要是回路障碍，”帕什卡博士说。

小鼠也有复杂的大脑，是有用的实验对象。但与人类大脑的相似之处有限。

我们的大脑大了一千倍。它们拥有大多数动物没有的特殊神经元类型，并且被组织成对人类体验至关重要的层次和其他结构。

2010年代，科学家们通过在实验室培养微小复制体，创造了一种研究人脑的新方法称为类器官.神经科学家利用这些数据观察大脑发育的早期阶段——并观察这种发展如何偏离轨道。

帕什卡博士及其同事利用脑类器官研究了一种罕见的深度自闭症形式——蒂莫西综合征。这些患者的神经元表现与无该病患者的细胞不同。

这些线索引导帕什卡博士及其同事们设计药物恢复蒂莫西综合征患者脑细胞的生长。研究人员已在动物中进行了安全性测试，并希望在未来几个月内启动临床试验。

但类器官并不是人脑的完美替代品。它们与真实大脑相比微不足道，接收不到外界信号，也没有血管滋养。

因此，十年来，科学家们一直试图通过将人类大脑类器官移植到啮齿动物中来改进它们。神经科学家弗雷德·盖奇及其在索尔克生物研究所的同事取得了成果壮举这是2018年首次。

在2022年发表的一项后续研究中研究人员在成年小鼠大脑的视觉中心植入了人类类器官。科学家们发现，闪光会使小鼠和人类神经元都做出反应。

在斯坦福，帕什卡博士及其同事将人脑类器官插入进入幼年老鼠.类器官逐渐生长，直到每个占据啮齿动物大脑一侧约三分之一的位置，神经元也变长了。

这些大鼠被用来实验治疗蒂莫西综合征的药物。

即使是这些移植也有其极限。科学家们不得不手术切除大鼠大脑的一部分以腾出空间，而大鼠神经元的连接速度比人类更快。

七年前，帕什卡博士和他的同事们决定采取一种新方法。他们首先对小鼠进行基因工程，使其大脑部分缺失。

科学家们改变了小鼠中对大脑外层（称为皮层）神经元生长至关重要的基因。当哺乳动物做出决策并执行其他复杂认知时，皮层会被激活。

皮层在人类大脑中所占比例远大于其他物种。它使我们能够精妙地运用语言和其他高阶思维。

加州大学圣地亚哥分校生物伦理学家约翰·埃文斯说：“它是大脑中决定我们人性的部分，但他并未参与这项研究。”

基因改造的小鼠大脑几乎完全缺失了皮层。液体填满了它们大脑本应生长的一半空间。

随后，帕什卡博士和同事们寻找志愿者提供用于制造脑类器官的皮肤细胞;志愿者被告知这些细胞可能会进入动物体内。

科学家们继续制造由人类皮层细胞组成的类器官。这些类器官被放置在经过工程改造的小鼠大脑的空白中。（这些小鼠没有免疫系统，因此不会排斥人类组织。）

类器官繁衍，以颅骨中的液体为食，然后连接到小鼠大脑的血管。人类神经元从几十万个细胞繁衍到多达400万个。

“这是一个重要的概念验证，说明有可能在小鼠身上创造这种以人类为主导的皮层，”西雅图艾伦研究所脑科学主任曾洪奎说，他并未参与这项研究。

帕什卡博士的团队发现，这些人类细胞仍然不成熟，类似于孕晚期胎儿大脑中的神经元。但它们仍然能够与小鼠大脑连接，随着小鼠的日常生活变得活跃。

研究人员拍摄了小鼠的运动，只发现与普通小鼠有细微差别。在记忆和其他认知任务测试中，拥有人类脑细胞的小鼠表现也差不多。

但这些工程小鼠在某些关键方面与人类相似——这些都使它们在研究脑部疾病方面非常有用。

出生时缺氧的婴儿大脑皮层可能会遭受毁灭性的损伤。但暴露于低氧环境的小鼠通常能避免受伤。

帕什卡博士及其同事发现，缺氧会损伤小鼠的人类神经元。之后，动物行走困难，这与人类缺氧的影响相似。

“这是研究这种毁灭性疾病的理想范例，”帕什卡博士说。

帕什卡博士及其同事还发现，小鼠的一些人类脑细胞变得相当巨大。科学家们发现，这些细胞是一种特殊类型，被称为冯·埃科诺莫神经元。

它们只在大型社会性动物中发育，如鲸鱼、大象和人类。当科学家观察额颞叶痴呆患者的大脑时，发现冯·经济神经元是最早死亡的细胞之一。

现在科学家们可以用冯·经济神经元制造小鼠，他们开始研究这些小鼠与该疾病的联系。

“我们正在尝试观察与额颞叶痴呆相关的突变是否使细胞对疾病具有独特易感性，”帕什卡博士说。“为什么？为什么会发生这种情况？”

这项新研究是脑类器官研究进展速度的最新证据——远快于旨在防止研究越界的法规。

在报道本月早些时候，帕什卡博士和其他研究人员警告称，政府和大学的监管进展过慢，难以跟上科学进展。

郑博士思考，如果数百万人类皮层细胞能在小鼠大脑中繁衍，那么如果科学家将大脑类器官移植到猪或猴子体内，从而获得更多人类细胞生长空间，会发生什么？

“确实需要伦理监督和监管，”她说。

参与讨论