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據近日出版的《自然·通訊》雜志，一個由工程師和神經科學家組成的團隊首次證明，植入小鼠體內的人腦類器官與動物的皮層建立了功能連接，并對外部感官刺激作出反應。植入的類器官對視覺刺激的反應方式與周圍組織相同，由于結合了透明石墨烯微電極陣列和雙光子成像的創新實驗裝置，研究人員能夠在幾個月內對其進行實時觀察。

研究人員開發了將透明石墨烯制成的微電極陣列與雙光子成像相結合的實驗，雙光子成像是一種可以為厚度達一毫米的活組織成像的顯微技術。圖片來源：大衛·貝洛特/加州大學圣地亞哥分校

此前，還沒有研究能夠證明，植入小鼠大腦皮層的人腦類器官能夠共享相同的功能特性，并以相同的方式對刺激作出反應。這是因為用于記錄大腦功能的技術是有限的，僅持續幾毫秒的活動通常都難以記錄。

美國加州大學圣地亞哥分校電氣和計算機工程系教員杜伊古·庫祖姆領導的研究團隊此次開發了將透明石墨烯制成的微電極陣列與雙光子成像相結合的實驗技術，解決了這個問題。雙光子成像是一種可對厚度達一毫米的活組織成像的顯微技術。

通過在移植的類器官上放置一組透明石墨烯電極，研究人員能夠實時記錄植入的類器官和周圍宿主皮層的神經活動。使用雙光子成像，他們還觀察到小鼠血管長入人腦類器官，為植入物提供必要的營養和氧氣。

研究人員將一種光學白光LED作為視覺刺激應用于植入人腦類器官的小鼠，同時這些小鼠處于雙光子顯微鏡下。他們觀察到類器官上方電極通道中的電活動，表明類器官對刺激的反應方式與周圍組織相同。電活動通過功能連接從植入類器官區域中最接近視覺皮層的區域傳播。

研究人員希望，新研究裝置將成為一個獨特的平臺，全面評估類器官作為大腦發育和疾病模型的作用，并研究它們作為神經假體恢復丟失、退化或受損大腦區域功能的效果。

關鍵詞： 研究人員 視覺刺激 加州大學圣地亞哥分校 顯微技術