“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在论坛中进行分享。

 

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

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。

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。

明国莉:类脑器官探索大脑发育和大脑疾病

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。

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。

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。

青年追问:类脑器官会产生意识、痛觉和情绪吗?

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。

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?”

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。

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。(邓侃)