北京
人类大脑需要数十年才能完全成熟，这一漫长的发育过程伴随着脑网络之间持续不断的新连接形成。然而，在实验室中观察这些物理变化一直颇具挑战。尽管由人类干细胞培育而成的人脑类器官（human brain organoids）让科学家得以研究这些过程，但此前的培养始终局限于发育的最早期阶段——直到现在。
近日，一项发表于《自然》（Nature）期刊的新研究显示，一个国际科学家团队成功在实验室中培育人脑类器官长达整整五年。他们发现，这些培养物的生物学年龄——通过变化的遗传标记来判断——与其在体外培养的时间完美相关，从而得以"记录跨越数年的时间流逝"。
如果你觉得"培养皿中长了五年的脑细胞团块"听起来像是恐怖电影里的情节，那你并不孤单。《新科学家》（New Scientist）在报道中也直言，这些"培养皿中生长的脑细胞团块"确实令人不安。
五年纪录如何达成
尽管人脑类器官的外表令人不适，但它们已让科学家在药物测试、病毒感染对神经发育的影响以及人类进化等重要研究领域获得了关键洞见。通常，这些模型的培养时间只有几个月，而非数年。
在这项新研究中，资深作者、哈佛大学干细胞研究员Paola Arlotta及其同事描述了他们如何着手打破纪录——将类器官存活时间延长至整整五年。
"我们不知道人脑组织在头部内正常大脑环境之外，其发育和成熟能走多远。"Arlotta在关于该研究的声明中表示，"这项工作表明，这些类器官不仅能存活于培养环境中，还能在从未达到过的时间跨度内持续变化、发育和成熟。"
此前的最长纪录由加州大学洛杉矶分校（UCLA）和斯坦福大学的研究人员在2021年创造，仅为694天。新纪录将其大幅刷新。
基因标记揭示发育时钟
在这项最新研究中，团队培育了34个类器官，每六个月对其RNA进行一次测序，持续五年，以确定其表观遗传学或生物学年龄。他们发现，这些类器官几乎完美地走过了"人类大脑在妊娠期及生命最初几年的发育序列"。
更令人惊喜的是，这些细胞形成了记住在不同成熟阶段该产生何种细胞的能力，有效地记录了"时间流逝"，同时保留了对"已执行发育步骤的记忆"。
这一发现意味着，人脑类器官不仅能在体外存活，还能按照内在的发育程序持续成熟，为研究人类大脑长期发育过程提供了前所未有的窗口。
为什么这很重要
人类大脑的长期发育一直是神经科学研究的难点。大脑在数十年间不断重塑神经连接，但这一过程在活体人类中几乎无法直接观察。类器官技术的突破，让科学家首次能够在实验室中追踪大脑发育的完整时间线。
"人类大脑非常难以触及。"共同作者、米兰大学助理教授Irene Faravelli在声明中表示，"通过类器官，我们从观察最初的过程开始，现在我们正越来越接近发育后期发生的过程。"
这项研究为理解人类大脑如何随时间成熟开辟了新前沿。随着培养技术的不断改进，科学家有望在体外重现更完整的大脑发育过程，从而为神经发育疾病、精神疾病等研究提供更精准的模型。
当然，五岁的"脑细胞团块"听起来确实有些令人毛骨悚然。但对于科学家而言，这些在培养皿中默默记录时间的细胞，正在揭示人类大脑最深层的秘密。
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