大腦發育的神經網絡建模

　　本周《自然》發表的兩篇研究Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids和Cell diversity and network dynamics in photosensitive human brain organoids報告了發育中的人腦的兩個三維模型。該系統讓研究人員有機會在培養的細胞中研究和修飾大腦發育的關鍵方面，有助于他們理解正常的大腦發育和某些疾病（如自閉癥譜系障礙和精神分裂癥）的神經發育根源。

　　第一篇論文中，Pasca實驗室將培養狀態下的前腦細胞球狀體組合起來的結果。

　　隨著人類胎腦的發育，γ-氨基丁酸能神經元從腹側遷移到背側前腦，在此建立連接并融入皮質回路。在第一篇論文Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids中，來自斯坦福大學醫學院的Sergiu Pa?ca 及同事通過創建類似腹側或背側前腦細胞的3D球狀體來為該過程建模，之后他們在培養皿中將這些3D球狀體組裝起來，促使細胞遷移和功能性人腦皮質回路的發育。

　　當使用Timothy綜合征（與自閉癥和癲癇相關的疾病）患者的細胞創建培養系統時，細胞遷移的模式發生了改變，這為胎腦發育后期的疾病過程提供了一個有用的模型。

　　第二篇論文中，Arlotta及同事培養的類器官最終發展出了許多不同類型的細胞，包括視網膜細胞（左下側橙色c5區域）。Quadrato et al.

　　在第二篇論文Cell diversity and network dynamics in photosensitive human brain organoids中，來自哈佛大學的Paola Arlotta及同事描述了可以在培養基中維持9個多月的大腦類器官，為分析相對晚期的神經元成熟事件提供了一個窗口。

　　這些“類似大腦”的細胞團包含各種各樣的細胞類型，其中一些自發形成活動神經元網絡。有趣的是，由于所述細胞器包含各種視網膜細胞，因此可以利用光來操控神經元網絡的活動。光遺傳學指利用光來控制經改造而表達光敏蛋白的細胞的活動，它已成為神經科學研究領域廣泛使用的一種工具。比較而言，該系統有望提供一種無需依賴遺傳修飾而控制神經元活動的方法。