培育體外腦細胞
如果我們的腦部出現局部病變或損傷,可以用一些健康的腦細胞或組織來代替病變部位,我們就重新變得健康了。腦病患者所需的健康腦細胞不能靠活人捐獻來獲得,只能走人工培育的道路,在人體外培育出腦細胞。早在2004年,上海復旦大學附屬華山醫院的朱劍虹等專家,就成功在體外培育出全球首批人類腦細胞。
朱劍虹是在一次治療一名眼睛被筷子插傷的患者時,突然想到利用患者的腦細胞進行研究的。當他為病者拔出筷子時,筷子上粘滿腦細胞。朱劍虹就憑借這些細胞樣本,利用培養基將腦細胞培育出來。朱劍虹試驗了多種培養媒介及生長素,證實其做法可行。兩個月后,就成功培育出數百萬個腦細胞。
朱劍虹將培育出的腦細胞移植給一名頭部嚴重受傷的病人。他先在病人的頭骨上鉆出數個小孔,然后在受傷部位移植腦細胞。手術后進行的多次腦部掃描,顯示新移植的腦細胞進一步生長,并與病人本身沒受損的腦細胞合而為一。腦部損傷原本令這位患者癱瘓,得靠輪椅行動,移植腦細胞之后,他重新獲得了行走能力。
老鼠中的人腦
朱劍虹的研究雖然很重要,但是其腦細胞來源具有很大的偶然性,沒有推廣價值?,F在,科學家常用的方法是利用干細胞技術來培育腦細胞。美國研究人員弗雷德·蓋奇等人就利用干細胞技術,在老鼠的腦中培育人腦細胞。研究人員在14天大的小鼠胚胎腦中注入約10萬個人腦胚胎干細胞,培育出帶人腦細胞的小鼠。
這些小鼠出生時擁有約0.1%的人腦細胞,這種微量細胞遠不能讓小鼠具有人類思想。蓋奇說,這表明把人類干細胞注入小鼠腦內不會重組它們的大腦。然而,由于涉及干細胞及克隆技術,這項工作再次引發了人類對人獸細胞混合的倫理爭議,畢竟小鼠在基因上與人類有 97.5%的共同點。斯坦福大學生物醫學研究中心負責人戴維·馬格努斯說,人們擔心的是,如果你讓它們過于人性化,你就越過了某些邊界,但這次研究遠未觸及這些邊界。
蓋奇在美國《國家科學院學報》上發表文章稱,這項研究成果在克服干細胞研究工作最大技術障礙之一——具體何時把細胞注入病人體內的道路上又前進了一步。研究結果表明,人類胚胎干細胞一旦注入人體內,將會發育成包圍在其周圍的細胞。但迄今沒有人類接受過胚胎干細胞注射,因為人們對這些細胞在進入人體后如何發育成熟知之甚少。
甚至有科學家聲稱,不用干細胞技術也可以培育腦細胞。美國科學家就將一名30歲女性的皮膚細胞培育成了類似人腦中的成熟神經細胞。他們驚訝地發現,他們可以將人的皮膚組織轉變成具有神經功能的細胞。這種方法可繞過中間的干細胞階段,只需相對簡單的程序——添加一些特殊的RNA分子。他們聲稱,這一突破不久有可能在試管中孕育出不同種類的人腦細胞。
豌豆大小的迷你人腦
除了可以培育部分腦細胞之外,科學家還可以培育出完全不依賴肉身的獨立人腦。如今,奧地利科學家已經在這項研究中邁出了重要的一步。他們已經培育出豌豆大小的迷你人腦,其發育水平已相當于小胎兒的腦,能進行一定的神經活動,但還不能獨立思考。
奧地利科學院分子生物技術研究所的瑪德琳·蘭開斯特等人,選取人類胚胎干細胞,將其培育成神經外胚層,再放入特制的凝膠中,引導組織進一步生長。最后,科學家把含有腦組織的凝膠轉移到一個旋轉的生物反應器中,為它提供氧氣和養料,并促進吸收。
15~20天后,反應器中的腦細胞團就已成型。20~30天后,部分細胞團長成不同的大腦區域,包括大腦皮層、視網膜和早期海馬區等。2個月后,它長到直徑4毫米大小,達到9個星期胎兒大腦的生長水平。由于沒有血液供應,其內部無法吸收氧氣和養料,因而沒有進一步生長。這個迷你人腦在實驗室里的存活時間超過了10個月。
雖然其他科學家此前也曾經培育過神經組織,但如此完整,還包含大腦皮層的大腦尚屬首次。這個人工培育的大腦不能思考,也沒有高級認知能力。研究人員表示,該項目并不是為了培育可替代人腦的人造器官,盡管已是迄今最高水平,但短期內人造人腦的發育能力和復雜程度仍然受限。迷你人腦有助更好地了解人類大腦發育過程,也有助確定精神分裂癥等疾病的發病機制。
除了技術上的局限性外,培育完整且發育完全的人腦還將遭遇倫理道德的約束,未來很可能會被各國的法律所禁止。因為如果不加以限制,培育的人腦很可能被移植到智能機器人的金屬軀殼內。這種具備人類意識的智能機器人究竟算人還是算機器?很難界定,也很難約束其行為,很容易帶來各種麻煩。
拋棄肉身以移民外星
在一些人的心目中,脫離肉身的人腦可以擺脫軀殼的病痛和束縛。一些專家認為,人類身體已過時,是時候升級我們的“外殼”,使得人類更加環保,并能夠棲息在遙遠的星系。對一些航天科學家來說,讓宇航員的大腦脫離肉身是個好主意,不僅可以減少飛船的載重,而且不需攜帶肉身新陳代謝所需的食物和水,只需要少量維持人腦繼續存活的營養液即可。此外,人腦脫離肉身可大大增加人類在外星上生存下來的可能性。
把人腦移植到機器中還有利于延長人腦的壽命,并繼續維系自我意識。當把人腦移植到機器軀殼中后,我們已經沒有了骨質的頭顱,而是一個金屬外殼的頭顱,整個頭顱在需要時可以隨時打開,更新一部分腦細胞或腦組織。由于是局部更新,就不會影響我們的記憶,這樣我們感覺還是“原來的那個我”,繼續生存的感覺依然存在。