聽過Stewart Little的故事嗎?故事中的老鼠聰明智慧,腦力相當半個人。這種動物比同類物種聰明靈活。這不是模仿小說故事,而是為研究人類大腦疾病,藉助老鼠整個腦袋而不只是用器皿進行的研究。重造的老鼠仍保留它的神經細胞,「思維」細胞約佔整個腦細胞的一半。若把全部人的神經膠質細胞注入老鼠腦內,它就具有人類特質。神經膠質細胞具有支持神經細胞作用。
美國紐約羅切斯特大學醫學中心(the University of RochesterMedical Center in New York.)史蒂夫·高曼(Steve Goldman)說:「它仍是老鼠腦袋。但是它所有非神經細胞全是人類的。」
快速取代
高曼研究團隊從捐贈的胎兒提取了未成熟的膠質細胞,把它注入幼鼠大腦以形成星形膠質神經細胞。
不到一年時間,幼鼠膠質細胞完全被人的膠質細胞侵佔、替代。每個老鼠原注入的300,000個細胞繁殖到12000,000個。
高曼說:「人的細胞佔滿整個空間,老鼠的細胞降到極限。」
星形膠質細胞對意識思維甚為重要,它強化了稱作突觸鍵的神經細胞連接。細胞卷鬚(如下圖)起協調突觸鍵電信號傳遞作用。
星形膠質神經細胞形成大量連接
人類的星形膠質細胞比老鼠的星形膠質細胞大10-20倍,並且卷鬚比老鼠的多100倍以上。這就是說,人的星形膠質細胞協調神經信號遠遠比老鼠的面積更廣、更靈敏。高曼說:「這就好比電腦提高了功率。」
智力的跳躍
通過老鼠記憶和認知一系列試驗,現已證明,具有人類星形膠質細胞的老鼠比它的同類聰明得多。
例如,有項關於回憶輕微電擊聲音的試驗,有人類細胞的老鼠聽到聲音時發愣,比其它老鼠時間長四倍。這說明這種老鼠的記憶力比同類好四倍。高曼說:「這是非常大的作用。我們可以說,從統計實驗數據上看,有人類星形膠質細胞的老鼠明顯比受控老鼠聰明。」
高曼去年在論文中第一次提到,有人類神經膠質細胞的老鼠比同類聰明。但是,他的研究團隊當時注入的是成熟的細胞,與老鼠大腦容易合成,結合也牢固.。
那時,他注入的是母細胞,即神經膠質前體細胞,分離繁殖迅速,能擴充到老鼠整個大腦,直至填滿全部物理空間。
物種雜交
「在老鼠身上找出與人類相同的星形膠質細胞功能,是很有趣的。」美國加州索爾克研究所(the Salk Institute in La Jolla, California)幹細胞研究員佛瑞德·蓋奇(Fred Gage) 說,「從這裡可以發現,把人類星形膠質細胞注入老鼠後,老鼠是改變人類細胞特性呢,還是保留人類細胞特性。」
德國慕尼黑路德維格-馬克西米利安大學(Ludwig-Maximilians University Munich in Germany)沃爾夫岡·埃納爾(Wolfgang Enard)說「細胞對不同物種有不同功能,既受細胞本身影響,也與新環境有關。」。他已證明,注入人類 Foxp2 基因(與人類語言能力發展有關的基因)的老鼠有良好悟性。
高曼在相類似試驗中,把人類不成熟膠質細胞注入缺乏髓磷脂(隔離神經的蛋白)的幼鼠大腦,大部分成為少突細胞。這種腦細胞專門生成隔離材料,成為查找和修復缺陷的細胞。
高曼指出,該研究有助於治療髓鞘損壞引起的疾病,如多發性硬化症。他現已提出申請,用前體神經膠質細胞治療多發性硬化病,希望能在12-15個月內啟動。
仍是老鼠
為進一步研究人類星形膠質細胞對智能、記憶和感悟能力的作用,高曼把它移植到老鼠上。試驗表明,有人類星形膠質細胞的老鼠比同類更聰明。他說:「我們完成了第一次移植,並在繪製細胞基因圖。」雖然聽起來可能像科幻作品-是Deep Blue Sea故事,這個故事裡,研究人員為治療阿茲海默症意外生成了超智慧鯊魚,實驗老鼠阿爾傑農(Algernon)經過手術後提高了智力,鴿子和小豬有人的幹細胞和人的智慧,但高曼卻沒有任何利用移植細胞使老鼠人性化的想法
他說:「我們並不是向動物提供屬於人類的特定感知功能。我們只是說,人類細胞具有改善老鼠自身神經網絡的效果。它仍然是老鼠。」
研究團隊並不打算把人類細胞移植到猿猴身上。高曼說:「我們考慮過這個問題。至於決定不進行這種試驗,主要是存在各種道德輿論。」埃納爾同意這觀點,決定把人腦細胞移植到什麼動物身上是困難的。他說:「動物人性化試驗,必須要掌握尺度。」
取材自:http://www.newscientist.com/article/mg22429983.600-the-smart-mouse-with-the-halfhuman-brain.html
(原文標題:聰明老鼠有人腦)