艾倫腦科學研究所釋出全球第一個活人腦細胞資料庫，有助揭開人腦認知機制

對于神經科學家來說，新鮮的人腦組織是極為稀缺的資源。在手術中，活的人類腦組織通常會被丢棄，現在，這些活腦組織将被添加到一個公開資料庫，幫助解開人類認知的工作原理。

西雅圖艾倫腦科學研究所的研究人員編制了包括大型資料庫和腦圖譜在内的一系列神經科學工具，10月25日，他們宣布發表第一份人類活腦細胞的資料報告。

人腦研究大多數是通過掃描志願者大腦或屍體的腦組織切片來擷取功能腦成像。這些圖像和資訊都被錄入到一個資料庫，以便研究人員分析單個活細胞或神經元，确定細胞行為的生物學基礎。到目前為止，這個資料庫隻收錄了老鼠大腦的資訊。

利用手術中的人腦樣本進行小規模的試驗性研究始于1970年代，但現在艾倫研究所發表的大量人腦資料可以說是迄今為止最廣泛、最系統的努力，已經被作為研究人類大腦獨特性的重要輔助手段。

人類大腦的獨特性

經患者同意，西雅圖地區的神經外科醫生向研究所捐獻了一小塊原本會被丢棄的大腦組織。這些組織是大腦皮層的外層，手術中通常需要剪開患者的部分這些組織以到達大腦深層的病變區。

大腦皮層負責處理更高層次的活動，包括深層的内省和抽象的推理，這些都被認為是人類獨有的。艾倫研究所總裁兼首席科學家Christof Koch說：“找出老鼠和人類大腦之間的細節差別将有助于我們了解是什麼使我們人類成為所有物種中獨特的存在。”

第一批人類資料包括來自36位捐獻者的300種不同類型神經元的電屬性，以及其中一部分蜘蛛形狀的3D重建和電行為模拟的計算模型。資料庫還包括來自另外3名捐獻者大腦的16000個單細胞的基因表達圖譜。現在，世界各地的科學家可以将這些資料與來自老鼠的資料進行比較，進而得出人類與其他動物大腦關鍵差異的假設。

利用活人腦細胞進行研究的先驅、阿姆斯特丹自由大學神經學家 Huib Mansvelder 說：“這個資料庫是科學界的一個重要貢獻。”例如，他和他的同僚們已經證明，人類神經元比老鼠神經元的電容低，這使得它們能夠更快地啟動和傳遞資訊。人類神經元也具有更複雜的形狀。他說：“艾倫研究所的工業化研究模式正在将這一領域的研究推向一個全新的水準。”

人腦活組織相比老鼠腦組織活力更久

來自捐贈者的活腦組織塊約為一個方糖大小——通常和整個老鼠大腦的體積相當。這些組織被切成300-350微米厚的薄片，細胞活力可保持3天，這給了科學家們足夠的時間進行測量研究。相比之下，老鼠神經元在幾個小時内就會退化。

目前，世界範圍内隻有少數幾個研究中心有新鮮的人腦組織可用，部分原因是直到最近都很少有腦外科醫生去研究新鮮人腦組織。但是，生物研究工具的快速發展增加了這類研究的科學回報。

艾倫研究所計劃在資料庫中增加人腦細胞的數量以及從每個細胞中擷取的資訊量。它的最終目标是囊括完整的RNA圖譜，以分析人腦中活躍的基因。下一階段還将分析細胞間的連接配接。不過，這項研究并不能像對老鼠大腦的研究那樣全面，因為外科手術隻能切除活人大腦的極小部分腦組織，而老鼠的整個大腦都可以被檢查。

細胞完整性

關于人腦活組織還有另外一個問題。盡管這些細胞看起來很健康，但它們來自外科手術的切除惡性良性腫瘤或治療嚴重癫痫，這引起了人們的擔憂，即它們的屬性可能因其病理環境而改變。不過，Mansvelder的團隊比較了癌症患者和癫痫患者的大腦皮層租住，發現這些組織非常相似。艾倫研究所的實驗結果也與之一緻。

使用人類的皮質組織還有另一個優勢。神經外科手術前後，匿名捐贈者的大腦功能資訊可以被很好地記錄備案，而這些資訊可以與細胞性質相關聯。9月20日至23日，在匈牙利的歐洲神經科學協會的一次會議上，Mansvelder公布的一項資料表明智商與細胞激動門檻值有關——智商越高，門檻值越低。

Mansvelder，匈牙利塞格德大學的神經科學先驅Gábor Tamás，以及來自以色列瑞典瑞典研究團隊将與艾倫研究所合作，進一步開發人腦資料庫。美國國家衛生研究院在10月23日宣布為這一計劃撥款1940萬美元。

原文釋出時間為：2017-10-30

本文作者：馬文

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