从分子机制到类脑器官，脑科学技术如何助力攻克大脑疾病？“对话大脑”院士论坛第三期开讲啦

图说：“对话大脑”院士论坛第三期开讲 来源/采访对象提供（下同）

“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？”昨天（9日），在“对话大脑”院士论坛第三期的开场，华山医院院长、天桥脑科学研究院（TCCI）转化中心主任毛颖教授作为主持人，提出了这一串开场问题。

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在论坛上做了分享。

Smoothened蛋白可以作为脑缺血治疗潜在靶点

王以政主要研究离子通道和离子稳态对细胞存活和增殖，以及对神经疾病病理的意义，他分享了探索大脑缺血性损伤的潜在治疗靶点的研究。

据介绍，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。

图说：中国科学院院士、国家老年疾病临床医学研究中心主任王以政

王以政还探索了SHH信号通路是如何在缺血过程中调控细胞外谷氨酸。通过分子生化等方法，他们发现抑制Smoothened蛋白（SMO）可维持GLT-1膜表达、降低细胞外谷氨酸、减少梗塞体积并改善小鼠的神经功能，其中，SMO是SHH信号传导的关键介质。为了验证SHH信号通路在脑缺血过程中是否具有临床转化应用的潜力，他们使用了药物NVP-LDE225，该药物是SMO特异性抑制剂。“在动物模型中发现，NVP-LDE225可以很好地减少缺血性脑损伤体积。”他说。

“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，我们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。”王以政表示，“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。”

类脑器官探索大脑发育和大脑疾病

明国莉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。记者了解到，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，然而，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。

由此，明国莉团队研发出新的类脑模型：片状新皮质类器官（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。

图说：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

明国莉介绍，SNO得到的类脑器官具有更完整的结构，包括了特异性的表层和深层的皮层组织，并且轴突形成的模式更加接近于人类大脑发育的规则。此外，SNO系统培养出了发育后期产生的细胞，比如少突胶质细胞，以及人类特异性星形胶质细胞。利用SNO系统，该团队进一步发现了随着SNO培养时间的增长，人类特异性的前体干细胞库不断增长, 这一特性是人类进化过程中大脑皮层得以扩张的基础。

明国莉还分享了她的最新研究：正在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。科研人员观察到，人类前脑类器官中神经元接收到来自视网膜的突触信号，并且参与到大鼠视觉信息的整合。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。

现有类脑器官不会产生意识

在TCCI追问环节，备受青年学者关注的一个代表性问题是：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？

针对这一提问，明国莉表示，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。“一个神经系统的产生需要很多其他条件，可以肯定目前的类脑器官暂时不具备感觉系统，不具备痛觉或视觉。”她说。尽管有部分细胞对光感有反应，但尚未形成视觉。现有的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。

王以政认为，如果根据人的现象和行为推测出一个算法，编程一个软件，再让计算机去实现，让其能够和人互动，这个算法是不具备意识的，至少和我们理解的意识完全不是一个概念。他表示，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。

“对话大脑”院士论坛由天桥脑科学研究院（TCCI）转化中心与中国神经科学学会神经外科学基础与临床分会共同主办。TCCI旗下苏格拉底实验室社区和追问媒体等进行了直播和互动交流，近45万人次收看了在线直播。

实习生 计丹洁 新民晚报记者 郜阳

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