“類腦器官會產生意識、痛覺和情緒嗎?如果有的話,這是否符合倫理?”“我們可以保護大腦免受缺血性損傷嗎?”8月9日,在天橋腦科學研究院第三期“對話大腦”院士論壇,華山醫院院長、天橋腦科學研究院轉化中心主任毛穎教授作為主持人,提出了這一串問題。
對此,中國科學院院士、國家老年疾病臨床醫學研究中心主任、國家神經疾病醫學中心首席科學家王以政,美國國家醫學科學院院士、賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院教授明國莉做了精彩分享。
【探索大腦缺血性損傷的潛在治療靶點】
王以政院士分享了探索大腦缺血性損傷的潛在治療靶點的研究。腦缺血會導致谷氨酸從細胞內環境釋放到細胞外空間,從而導致神經元損傷。他們確定了腦缺血過程中音因子信號通路被激活,抑制這一通路可以顯著降低缺血性腦損傷。
王院士還探索了音因子信號通路是如何在缺血過程中調控細胞外谷氨酸。通過體內和體外模型,驗證了抑制音因子信號通路可以降低細胞外谷氨酸濃度。為了驗證這一信號通路在腦缺血過程中是否具有臨床轉化應用的潛力,他們使用了NVP-LDE225這個藥物,并在動物模型中,發現該藥物可以很好地減少缺血性腦損傷體積。
【將人類前腦類器官移植到大鼠視覺皮層】
明國莉院士介紹了團隊多年來以類腦器官為研究工具,建模探索大腦發育與疾病機制的科研成果。
早期的腦類器官模型,雖然可以在多個維度上模擬大腦皮層的早期發育,然而,這樣的類腦模型由于缺少血管循環系統存在很多局限性,比如由于缺氧導致細胞壞死,細胞發育不成熟以及某些特定的神經細胞的缺失。由此,明院士團隊研發出新的類腦模型:片狀新皮質類器官系統。該系統為類腦器官提供了懸浮培養的環境,解決了之前提到的血管缺氧問題。
明院士還分享了她的最新研究:正在建立人源化大鼠的動物模型,用以研究神經回路形成的機制,并成功地將人類前腦類器官移植到宿主大鼠視覺皮層。他們觀察到人類前腦類器官中神經元接收到來自視網膜的突觸信號,并且參與到大鼠視覺信息的整合。這些以類腦器官為載體的研究成果,將為神經再生和修復提供新的視角和見解。
【目前的類腦器官暫時不具備感覺系統】
在追問環節,由毛穎教授主持,蘇格拉底實驗室社區從線上征集了有代表性的問題,會同現場參加的青年學者,與兩位院士進行了交流和追問。備受蘇格拉底實驗室線上青年學者關注的一個代表性問題是,“類腦器官會產生意識、痛覺和情緒嗎?如果有的話,這是否符合倫理?”
針對這一提問,明院士表示,雖然類腦器官的研究十分前沿,目前已經可以產生部分發育中的大腦,但是現有的技術很難讓類腦器官繼續成熟和成長。一個神經系統的產生需要很多其他條件,可以肯定目前的類腦器官暫時不具備感覺系統,不具備痛覺或視覺,盡管有部分細胞對光感有反應,但尚未形成視覺,F有的技術也無法讓類腦器官產生意識,如果未來類腦器官發展到更接近發育后期的大腦,屆時相關的倫理問題也會隨之而來,但目前我們還離這些問題十分遙遠。
王院士從人工智能的角度進行解答。他表示,人工智能根本的問題還是基于類腦的一些現象延伸出來一個算法,這個算法通過計算機來實現。我們對于人的認識還是十分粗淺的,尤其是意識。如果根據人的現象和行為推測出一個算法,編程一個軟件,再讓計算機去實現,讓其能夠和人互動,這個算法是不具備意識的,至少和我們理解的意識完全不是一個概念。王院士表示,現在的類腦計算和人工智能與意識的產生之間還有一段很長的路要走,而倫理問題肯定會在未來備受關注。