什么是脑类器官芯片?为何要“送上天”?(类脑是什么意思)

什么是脑类器官芯片?为何要“送上天”?(类脑是什么意思)

原标题:为何把脑类器官芯片“送上天”(趣科普)

网友:7月16日,我读到天舟九号货运飞船运送太空“快递”的报道,其中包含脑类器官芯片。我很好奇,什么是脑类器官芯片?它能发挥哪些作用?它与脑机接口有何不同?

7月15日,一款脑类器官芯片搭载天舟九号货运飞船进入太空,这是国际上首次将脑类器官芯片送入空间站。中国空间站也将开展基于脑类器官芯片的生命科学研究。

为了回答读者问题,记者采访了脑类器官芯片空间科学实验项目负责人。

问:什么是脑类器官芯片?

答:脑类器官芯片,是以人多能干细胞为来源,在芯片上构建3D微型脑模型,用于模拟脑器官生理、病理响应。

通俗点说,就是在信用卡大小的芯片上构建一个高仿真的微型脑模型。这个“脑类器官”包含丰富的脑微血管网络和神经细胞、免疫细胞等,能够模拟近似大脑的部分结构和功能,可以为研究真实的人脑提供参考,为疾病建模、机制研究和药物筛选等提供一种新的工具和研究途径。

其实,我国科研人员已经可以在芯片上构建模仿人体的多种器官类型,比如脑、肝、肾等,比传统静态细胞培养提供更贴近人体的真实环境。

问:为何把脑类器官芯片“送上天”?

答:把脑类器官芯片送入空间站,主要是为了探索太空环境对人脑健康的影响。

太空中的微重力、辐射等因素可能会干扰人类神经系统功能。长期在轨的航天员经常出现头晕、睡眠障碍、注意力减退等症状,但具体机制尚不明确。让脑类器官芯片模型暴露于空间微重力等环境下,就能进一步研究脑类器官受到的影响,不仅有助于“还原问题”,还有可能找出解决方案。

这项工作的意义并不局限于太空,还有“空—地转移”的应用前景。

现有研究显示,空间特殊环境能够加速导致机体出现衰老或功能衰退。也就是说,这种“上天”试验提供了一种非常独特的“加速窗口”,有可能诱发地面上通常需要数月甚至数年出现的一些疾病病理改变。因此,科研人员就能为阿尔茨海默病、帕金森病等地面脑疾病研究提供相应的“加速窗口”,助力早期诊断与治疗评估方法的创新。

问:脑类器官芯片与脑机接口有何不同?

答:尽管脑类器官芯片和脑机接口都与大脑相关,都是为了深入理解脑功能,但具体目的和实现路径有所不同。

脑类器官芯片着重在体外仿生人脑的主要结构与功能特征,用于脑发育、疾病研究和药物筛选等。脑机接口则是一种人脑与设备交互的技术系统,主要用于采集大脑电信号,实现人脑对机械或计算机的控制,比如用意念操控假肢等。简而言之,脑类器官芯片偏向“脑器官模拟”,注重脑疾病探究等,脑机接口偏向“人机交互”,注重服务功能扩展。

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