我們能從類腦器官中學到什么？

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實驗室培育的大腦類器官可以算作“人類大腦的簡化版仿制品”嗎？這是個生物問題，也是技術問題，更是倫理問題。

作為一片充滿未知與潛力的新興領域，類腦研究正做著人腦不能做的實驗，觀察人腦里不可見的信號，觸及人類不曾設想的倫理邊界。

比如，有科學家通過大腦類器官模型理解胎兒發育過程以及包括自閉癥在內的認知障礙，也有倫理學家拋出“怎樣的類器官會產生意識”和“類器官能否感知痛苦”這類問題。

生命仿制長廊

哈佛大學生物學家保拉·阿洛塔(Paola Arlotta)的實驗室里有條特別的無窗長廊。長廊里一排排的存放架上盡是細胞培養多孔板，每個孔里都盛著粉紅色液體，孔底則沉淀著數十顆胡椒粒大小的半透明細胞團塊。每天都有專人派至此地檢視情況。

多孔板里存放著重要內容

這些精心安置的團塊由神經元和其他大腦特有細胞聚集而成，細胞數量達兩百萬級別?？蒲腥藛T每次巡查時，會仔細確認細胞團是否健康及營養是否充足。

阿洛塔博士表示：“一年級新生禁入走廊，只有經驗豐富者可踏足此地，因為耗費多年心血建立的研究成果可能因失誤毀于一旦?！?/p>

長廊里最古老的團塊已存活7年之久。它的起源故事發生在2018年：阿洛塔團隊利用志愿者捐贈的皮膚細胞，通過特定化學誘導劑使其轉化為常見于胎兒大腦的祖細胞。這些祖細胞通過分裂和分化等過程產生神經元及其他腦細胞類型。神經元會延伸出神經突起，它們細長如枝條，彼此纏繞，釋放著電脈沖——就像人類大腦中軸突所做的那樣。

就規模而言，單塊細胞團包含的神經元數量可能多過蜜蜂的整個大腦。不過阿洛塔始終強調此類團塊絕不可等同于真正的生物大腦，“大腦類器官”或“類腦器官”才是最恰當的命名。

“類腦器官與大腦本質不同，前者作為簡化模型，展現出某些近似后者的特征，但在更多方面，二者存有顯著差異?！?/p>

——保拉·阿洛塔

那么，在相似的方面，類腦與大腦能有多像？程度超乎想象。阿洛塔團隊近期發布了一份關于長期培養類器官的研究報告。報告稱：

培育工作于2018年啟動，而這些類器官自開始生長以來，其神經元的行為表現就與胎兒大腦如出一轍，連基因的開/關模式都高度近似。隨著時間推移，發育數月的類器官神經元達到了與新生兒大腦相當的成熟度；月月復年年，類腦不斷刷新存活時間紀錄，也持續發育成熟——培養五年后的神經元成熟度已相當于幼兒園兒童的。

阿洛塔感嘆：“其實我們從未預料能培育如此之久。”

類腦黑箱里的倫理謎題

大腦類器官研究領域興起不過數年，但其發展勢頭迅猛，成果日新月異。

有些科學家正運用類腦器官追蹤胎兒體內細胞的發育與遷移規律；也有人借此觀察糖類等化合物如何影響腦部發育；更有團隊收集自閉癥等疾病患者的皮膚細胞，嘗試通過培育類腦來探究基因突變如何改變神經元特性。

阿洛塔贊嘆這是“前所未有的全新科學分支”，同時也提示其潛藏的倫理風險。2025年11月初，她與另外16位科學家聯合發文，呼吁建立全球性的大腦類器官研究監管體系，以確保該領域始終不偏離倫理軌道。

保拉·阿洛塔

斯坦福大學神經科學家塞爾吉烏·帕斯卡(Sergiu Pa?ca)也是該評論文章的作者。在他看來，監管措施的制定必須基于類腦的真實特征，而非人類期待或害怕它會擁有怎樣的特征。

帕斯卡提到了多家試圖以類器官為核心開發AI計算機的初創公司。這些企業正大肆宣傳所謂“類器官智能”(organoid intelligence)技術。例如，一所名為“生物黑箱”(Biological Black Box)的美國企業聲稱正構建“新型計算生命體”。這就是炒作大于實干的典型。用帕斯卡的話說：“將智能賦予培養皿里的細胞是荒謬的。”

另一位作者、生物倫理學家玄仁洙(Insoo Hyun)則希望大家意識到“類腦意識起點”的倫理難點。

培育出大規模類腦陣列后，這個結構會否自發產生過于“人類”的腦特征？比如意識的從無到有？如果說意識起源于某種生物結構，類腦必定是頭號選項。假如它真形成了意識，人類又該如何直面類腦意識的存在，怎樣判斷意識起點的位置？

10年前，首批大腦類器官開始成長，上述種種哲學探討似乎還遙不可及。當時大多科學家都沉浸于實驗成功的驚喜之情。

隨后新成果傳播擴散，越來越多研究者自學大腦類器官培養技術。阿洛塔就是其中一位緊抓風口的弄潮兒，相信類腦有望重塑腦科學。

在阿洛塔實驗室里，研究人員正講解構建復雜腦結構所需培育的各類細胞

研究人員在顯微鏡下觀察類器官

阿洛塔與同行們摸索出了類器官批量制備的標準化方法。由此，無法在真實人腦上開展的大型實驗，可以放到類腦上研究了。通過此類實驗，科學家得以窺見腦細胞分化為各類神經元的化學過程，觀察細胞在類器官內遷移、連接以及構建起能處理信息的神經網絡。

當類腦模型被賦予自閉癥和痛覺

一些科學家正借助大腦類器官探尋自閉癥等疾病在孕期的起源線索。比如，加州大學圣地亞哥分校的神經科學家莉莉婭·雅庫切娃(Lilia Iakoucheva)與同事利用自閉癥兒童捐贈的皮膚細胞培育大腦類器官，并發現類腦神經元會偏離正常的遷移路徑。

雅庫切娃指出：“可以想見，神經元未遷移至正確位置，將對胎兒大腦造成損傷，并導致孩子出生后遭遇某些自閉癥癥狀?！?/p>

蒂莫西綜合征作為一種罕見的單基因神經發育障礙，是已知導致自閉癥的遺傳病因之一。帕斯卡團隊發現，該病會導致某些神經元連接錯誤。而在2024年，他們又發表研究聲稱，針對類器官模型注射特定藥物后，其神經元異常得到了修正。目前該藥物正在動物體內作安全性測試，預備進入臨床試驗；或許2026年初就會有人類患者注射此藥。

蒂莫西綜合征雖破壞力強，但作用機制簡單。那些更復雜的自閉癥問題往往源于大腦不同區域間的神經回路紊亂。為解析此類復雜疾病，科學家正嘗試將多個類器官組裝成微型網絡，即所謂的“類組裝體”(assembloid)。

塞爾吉烏·帕斯卡的實驗室正致力于將多個類器官連接成微型網絡

2025年4月，帕斯卡與同事發文介紹了用于研究痛覺信號傳導的類組裝體的詳細信息。針對四處構成痛覺通路的神經區域，他們培育出由四部分類器官組成的類組裝體。

有趣的是，當感覺神經元暴露于辣味分子后，產生的信號會沿著類器官的鏈條傳遞——四處區域的神經元甚至出現了同步放電現象。隨后，團隊培養了攜有會導致痛覺高敏感的基因的類組裝體，并發現該基因使同步活動顯著增強。

神經元與計算機的融合

印第安納大學生物醫學工程師郭峰在七年前首次接觸大腦類器官時便思考：“除了用于理解人腦發育，類腦還能做什么？我們可以觀察它處理信息的過程嗎？那時沒人知道這行不行?！?/p>

為探尋答案，他與同事開發出Brainoware系統用以研究類器官。系統包含向類器官傳遞電信號的線路，以及能監測類器官響應產生的電活動的設備。

在2023年的實驗中，郭峰團隊運用Brainoware系統實現了基礎形態的人工智能。他們采集8名志愿者朗讀兩個不同元音的音頻，將其轉換為電信號傳輸給腦類器官。收到刺激的類器官發出響應信號，研究人員則訓練計算機將這些響應信號解析為被朗讀的元音。經過兩天訓練，系統在元音解碼方面表現出色。

郭峰

目前團隊正致力于提升Brainoware的性能。已有成果包括單臺可容納6個相互連接的類器官的迷你設備，其尺寸如手機。郭峰等人計劃擴大規模，實現數百個神經元簇的協同運作。

大腦類器官會痛苦嗎？

郭峰也正與玄仁洙合作，共同探討“當Brainoware系統如預期般發展后可能引發哪些倫理問題”。

一種可能是，類腦產生了意識。當然，它的意識必定為簡化版，并非我們腦中860億神經元復雜連接所產生的那種。

2024年，數百名科學家聯合簽署宣言，指出包括蜜蜂在內的許多動物“擁有意識體驗的現實可能性”。若蜜蜂有意識，那神經元規模更大的類器官計算機會如何？已有生物倫理學家開始相關探索，也有反對者認為2024年宣言的推論為時過早。

此外，玄仁洙還強調了“痛苦”問題，即類器官會否承受痛苦？目前的類組裝體似乎結構太過簡單，不足以感受痛苦。帕斯卡團隊的痛覺類組裝體雖能對特定分子產生電信號反應，但無法感知不適。

如玄仁洙所言，更應關注的或許是記憶，是體驗的連續性。理論上，更龐大復雜的類組裝體有可能記住痛覺信號并害怕其重現。

阿洛塔及其哈佛團隊在設計新實驗時總要考量上述種種可能。她實驗室里存活7年的類器官已經證明，即便無外界刺激，它們仍能發育成熟。目前團隊正嘗試賦予類器官以類視網膜細胞，從而提供光刺激體驗。

在顯微鏡下，阿洛塔實驗室正構建具有光敏神經元的類器官。這種感官刺激可能促進類器官進一步成熟

雖不確定會發生什么，但阿洛塔推測感官刺激將促使類器官結構更趨復雜，存活更久。

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