哈佛研究：人类脑类器官在培养皿中发育五年，仍沿着类似人脑的时间表变化

这并不意味着类器官复制了正常人脑的每一个发育阶段。更准确的说法是：即使离开胚胎，也没有人体内全身性的信号、感官体验和完整的解剖结构，至少部分人类神经细胞仍能在体外继续执行某种发育程序。

此前的长期培养研究已经发现，培养约250至300天的人类皮层类器官，会出现类似人类出生后大脑发育的分子特征。新研究将这一观察延伸了数年，并补充了来自表观遗传年龄以及细胞类型特异性成熟的证据。

神经连接和电活动仍然存在

这些长期存活的类器官含有兴奋性神经元和胶质细胞，也具有神经突起和突触结构。它们能够产生自发电活动，并对刺激作出反应，说明其中存在仍在运行的神经网络，而不只是一些勉强存活的细胞集合。

对于发育研究而言，这一点尤其重要。神经系统疾病可能涉及多种细胞之间的相互作用，以及在较长时间内逐渐出现的变化。如果培养体系能够维持数年并持续接受测量，研究人员就有更多机会观察这些变化何时出现，以及它们在不同遗传背景或实验条件下有何不同。

但这些结果仍需谨慎解读。神经电活动不等于正常的大脑功能、认知、学习或行为。类器官缺少实现这些功能所需的完整结构和生理环境。

“时间扭曲”实验：细胞是否保留了发育历史？

研究人员还进行了嵌合实验：将来自较老类器官的细胞，与年龄小得多的细胞组合在一起。结果显示，较老细胞并没有简单地回到年轻细胞的发育时间表；相反，它们很快产生了与较晚发育阶段相关的神经元类型。

这表明，发育时间至少有一部分保存在细胞自身。持续存在的转录状态和表观遗传状态，可能像一份细胞历史档案，记录细胞此前经历过的发育过程。当这些细胞进入新的环境后，这段历史仍会影响它们生成哪些神经元身份。

不过，这并不意味着细胞拥有有意识的“时间感”。“记录时间流逝”只是对一种生物学状态的概括：基因调控和表观遗传模式会随着培养时间发生变化。它不能与意识或主观体验混为一谈。

对自闭症和精神分裂症研究有何意义

存活时间更长的皮层类器官，可能帮助研究人员观察那些会逐步显现的神经发育障碍。未来，研究者可以利用患者来源的细胞，在更长时间窗口内比较神经成熟、神经元命运决定、神经回路形成，以及神经元与胶质细胞之间的相互作用；也可以在更符合发育阶段的时间点测试干预措施。

这类模型还可能帮助研究人员生成并研究更成熟、定义更明确的神经细胞类型，用于疾病建模和移植研究。但这些仍是潜在的科研用途，并不是已经证实的治疗方法。类器官研究还需要在其他实验系统中验证，单凭类器官结果也无法确定某种疾病在人身上究竟如何发展。

类器官无法告诉我们的事情

皮层类器官不是缩小版的人脑，而是一个只模拟人类皮层发育部分特征的简化三维模型。它没有完整大脑所需的血液供应、免疫和激素环境、感官输入、远距离神经组织结构、身体连接或行为背景。

这些限制决定了研究人员能够得出什么结论。类器官或许可以重现某些分子事件或神经网络特征，却可能遗漏活体大脑中不可或缺的其他过程。因此，它不能单独再现正常认知，也不能完整呈现自闭症、精神分裂症或其他精神疾病的全部生物学机制。

同样，电活动也不能证明存在意识。现有测量没有证据表明这些类器官具有意识、能够感知疼痛或拥有主观体验。关于意识的问题，需要远超本研究所报告的细胞和网络特征的证据。

为什么实验最后仍要终止培养

这些长期培养的类器官最终被收集，用于终点分析。结束培养后，研究人员才能详细检查它们的细胞构成、基因活性、表观遗传状态、结构和连接情况。

这也是实验价值的一部分：如果要在同一批活细胞上持续进行所有分子测量，样本本身可能会被改变甚至破坏。因此，研究采用长期追踪来记录类器官的生物学变化轨迹，再通过终点分析确定它们最终形成了什么状态。

总体而言，这项研究得出的结论既克制又重要：人类神经细胞可以在培养皿中持续数年，并保留和表达部分发育时间表。这让长期培养的类器官成为研究人类大脑发育和疾病的有前景工具，同时也提醒人们，能够模拟部分神经组织的模型，仍然不同于一个完整且具有意识的人脑。