从分子机制到类脑器官，脑科学技术如何助力攻克脑疾病？

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来源：新华财经 2022-08-12 10:12
* ?7 Y! k( Q' Y! q% ]* }" Y* ]“我们可以保护大脑免受缺血性损伤吗？类脑器官如何模拟大脑发育？类脑器官能够解开大脑疾病的谜团吗？
  j0 `! }* w9 }6 F8 B' v1 \“我们可以保护大脑免受缺血性损伤吗？类脑器官如何模拟大脑发育？类脑器官能够解开大脑疾病的谜团吗？”，华山医院院长、天桥脑科学研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute, TCCI）转化中心主任毛颖教授在“对话大脑”院士论坛第三期提出以上问题，对此，中国科学院院士、国家老年疾病临床医学研究中心主任、国家神经疾病医学中心首席科学家王以政，美国国家医学科学院院士、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院教授明国莉进行了分享。4 v) o, r& V. c) ~  f1 ~
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王以政：Smoothened蛋白可以作为脑缺血治疗潜在靶点，减少谷氨酸毒性
+ t3 ?* u! h" o* J从缺血性脑卒中的关键发病机制和未来治疗方面，王以政院士分享了探索大脑缺血性损伤的潜在治疗靶点的研究。脑缺血会导致谷氨酸从细胞内环境释放到细胞外空间，从而导致神经元损伤。为了了解在缺血状态下介导谷氨酸释放和吸收的机制，研究围绕在脑缺血过程中音蝟因子（SHH）信号通路对细胞外谷氨酸的调控展开。他们检测了SHH蛋白的释放及下游信号分子的表达情况，确定了脑缺血过程中SHH信号通路被激活，抑制SHH通路可以显著降低缺血性脑损伤。
7 q! ~4 O- E9 w+ i王院士表示，在临床动脉取栓，静脉溶栓的情况下，血液可以到达脑损伤的部位，可以使用神经保护或者减少神经毒素的药物，创造神经保护的条件。未来，将持续探索如何调控细胞外谷氨酸水平以达到神经细胞存活的可能。
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明国莉：类脑器官探索大脑发育和大脑疾病/ C5 N' N& l, g8 [+ r* ?2 ^
明国莉院士介绍了团队多年来以类脑器官为研究工具，建模探索大脑发育与疾病机制的科研成果。; y1 m7 T: I; E) H  O& e
早期的脑类器官模型，虽然可以在多个维度上模拟大脑皮层的早期发育，但这样的类脑模型由于缺少血管循环系统存在很多局限性，比如由于缺氧导致细胞坏死，细胞发育不成熟以及某些特定的神经细胞的缺失等。由此，明院士团队研发出新的类脑模型：片状新皮质类器官（Sliced Neocortical Organoid，SNO）系统。SNO系统为类脑器官提供了悬浮培养的环境，解决了之前提到的血管缺氧问题。
; P  e( e" P" O7 `$ M; B4 t8 O明院士还分享了她的最新研究：建立人源化大鼠的动物模型用以研究神经回路形成的机制，成功地将人类前脑类器官移植到宿主大鼠视觉皮层。这些以类脑器官为载体的研究成果，将为神经再生和修复提供新的视角和见解。8 v7 ?5 ?( U! e; ~$ e: q1 d
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青年追问：类脑器官会产生意识、痛觉和情绪吗？
  @8 Z) y( \2 u, a5 Y4 n8 A( j此次论坛设置了TCCI追问环节，通过苏格拉底实验室社区（app： Socraticlab）线上征集有代表性的问题，由毛颖教授主持，会同现场参加的青年学者，与两位院士进行交流和追问。
9 W! P6 V7 b& v/ ?) D; A- |备受苏格拉底实验室线上青年学者关注的问题是，“类脑器官会产生意识、痛觉和情绪吗？如果有的话，这是否符合伦理？”3 L- T2 E1 _" A5 l
针对这一提问，明院士表示，虽然类脑器官的研究十分前沿，目前已经可以产生部分发育中的大脑，但是现有的技术很难让类脑器官继续成熟和成长，且目前的类脑器官暂时不具备感觉系统。现有技术也无法让类脑器官产生意识，如果未来类脑器官发展到更接近发育后期的大脑，届时相关的伦理问题也会随之而来，但目前我们还离这些问题十分遥远。2 C; U. X4 {$ U* M- r; a: j) I) k+ Q
王院士从人工智能（AI）的角度进行解答。他表示，AI根本的问题还是基于类脑的一些现象延伸出来一个算法，算法通过计算机来实现。如果根据人的现象和行为推测出一个算法，让其能够和人互动，这个算法是不具备意识的。王院士表示，现在的类脑计算和AI与意识的产生之间还有一段很长的路要走，而伦理问题肯定会在未来备受关注。
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