科學家可以非侵入性地研究人類大腦，該方法是在實驗室中培養「迷你腦」，每個腦細胞簇大小與豌豆大小相同。在這一系列研究中，取得了令人欣喜地進展，一個團隊本周報告他們觀察到這些類器官的人類腦電波。
以前對迷你大腦的研究已經證明了運動和神經束的發育，而目前由生物學家阿利森·穆特裡（Alysson Muotri） 領導的加利福尼亞大學聖地牙哥分校的研究人員的新研究，是第一個記錄人類神經活動的研究。穆特裡說，這種體外模型是科學家利用迷你大腦研究大腦發育、模型疾病以及了解大腦進化的一個步驟。
「我們在研究癌症方面取得了巨大成就，在研究心臟方面也確定了很好成績，」穆特裡通過電話告訴小編， 「但在研究大腦一直落後。」
為了培育這些「迷你」大腦，技術上稱為類器官，研究人員取走了多能的人體幹細胞，並把它們引入一種營養豐富的培養皿，旨在模仿我們大腦發育的環境。由於幹細胞的多能性，即它們有可能成為任意數量的不同細胞，這些細胞可以被誘導開發一個3D結構，讓人聯想到正在發育中的人類大腦，儘管它們要小得多。在大約兩個月的開發中，研究小組開始注意到神經網絡活動峰值，這是以前沒有觀察到的。
當研究小組開始觀察這些間歇性的電活動時，他們最初並不是在尋找他們的模型和人類嬰兒之間的相似之處，合著者和博士生Richard Gao 在一封電子郵件中告訴小編。
「我們看到這些類器官振蕩的一個突出特點是它們突然爆發：大部分時間神經網絡處於非活動狀態，每10-20秒左右，一次活動會自發發生，」Richard Gao 說， 「這讓人想起早產兒的一個特徵，稱為微量中斷，其中嬰兒的腦電圖在大多數時間非常不活躍，被強烈的振蕩瞬變所打斷。所以，你不得不把它稱為一個特定的功能，我想這就是振蕩來來去去的事實……我們非常幸運地在早產兒腦電圖中找到了一個數據集，其中報告了這些功能。「
該團隊訓練了機器學習算法，以識別早產兒腦電圖中的突出特徵，並評估大腦類器官的相似性。 穆特裡告訴小編，該算法能夠預測器官在培養物中發育了多少周，並且在器官發育的25到40周之間，該算法無法再區分類器官和嬰兒腦電圖。
但是，穆特裡澄清說，這兩者之間的比較並不一定是一對一的。早產兒腦電圖具有某些特徵和局限性，包括發育中的人類頭蓋骨厚度對讀取數據的影響，這與實驗室培養的類器官不同。穆特裡說，為了研究的目的，研究小組遺漏了這些不可比較的變量。
然而，為了真正鞏固這些結果，研究人員表示，嬰兒腦電圖和類器官之間的這些差異需要協調一致。
加州大學舊金山分校的神經學家阿諾德·克裡格斯坦（Arnold Kriegstein）在一封電子郵件中告訴小編，他說：「我認為不可能說這種器官活動與早產兒腦電圖有多麼相似。」 「類器官自發活動的發展相當有趣，研究人員已經令人信服地證明，這取決於神經元活動。但是，類器官與實際發育的皮層如此不同，即使現象學相似，我們仍然需要更好的證據來證明潛在的機制是相同的。這就像把蘋果和橘子比較一樣：即使蘋果都是水果，但它們並不相同。「
然而，克裡格斯坦（Kriegstein）說，這項研究是回答這些問題的重要一步。
穆特裡 說，這個實驗和其他類似實驗提出的另一個問題，迷你大腦是否可以被認為是有意識地，以及未來可能會出現什麼倫理困境。 雖然克裡格斯坦認為類器官的發育不足以被認為是有意識的，但穆特裡 說，他也不能確定這兩種方式。
「我最初的回答是說'我不這麼認為'，但事實是我們沒有任何證據，」穆特裡告訴小編， 「目前為止，我們還沒有測試方法。」
為了解決這個問題，穆特裡計劃今年10月在加州大學聖地牙哥分校與科學家，哲學家和倫理學家舉行會議，討論這些技術的倫理困境。
"我的傾向是，像採取輸血或器官移植任何其他技術一樣，」穆特裡說，「這些都是技術，可以用於好和壞，但我們作為一個社會，我們看到好和壞……我認為大腦器官將朝著同一個方向。「