一项发表于《自然》杂志的最新研究揭示，人脑皮层类器官成功移植到新生小鼠体内，并与小鼠的神经系统深度整合，形成了支持电活动的功能性神经回路。这项突破性进展为理解人类大脑发育和神经系统疾病提供了前所未有的活体模型。

研究团队采用了一种巧妙的基因工程策略。他们培育出一种特殊的小鼠，其大脑皮层几乎完全缺失，从而为人类来源的组织提供了充足的生长空间。具体来说，研究人员通过敲除ESCO2蛋白（一种辅助细胞分裂的蛋白质），靶向表达背侧和内侧大脑皮层（胚胎前脑中形成皮层和海马体的区域）标记的细胞。此外，这些小鼠被设计成免疫缺陷型，以防止其免疫系统对外来的人类细胞产生排斥反应。

这种经过基因改造的小鼠，其皮层和海马体缺失了惊人的98%，总脑组织量也比对照组减少了50%。尽管如此，这些小鼠仅表现出轻微的行为改变，例如步态更加谨慎。该研究的资深研究员、斯坦福大学精神病学与行为科学教授Sergiu Pașca表示：“这些动物并非完全正常，但其功能性却出人意料地好，远超我们的预期。”

研究人员随后利用这些“异种皮层”小鼠模型来模拟脑缺氧状态，即脑细胞氧气供应不足的情况。产前或围产期发生的脑缺氧是导致脑瘫的主要原因，同时也被证实与自闭症和癫痫等神经发育障碍密切相关。通过在活体模型中重现这种病理状态，科学家们能够更深入地探究其机制。

长期以来，获取活体人脑组织一直是理解人类发育的巨大障碍。虽然源自人类干细胞的脑类器官带来了新的希望，并将其移植到大鼠等动物体内能促进人类细胞进一步成熟并形成更复杂的回路，但啮齿动物体内的物理空间有限，且人类神经元很难有效建立自身。Pașca教授指出：“它们很快就会被小鼠细胞竞争掉。而且，老实说，很难真正区分人类细胞和小鼠细胞的作用。”这项新策略通过清除小鼠自身皮层，有效解决了空间和竞争问题。

宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院神经科学教授Hongjun Song（未参与此项研究）评价道，这种移植方法可以作为研究典型发育和神经发育状况，以及测试潜在疗法的新工具。他强调：“现在你拥有了一个活体模型，一个你可以真正用活体动物中的人类细胞来测试所有这些的平台。”这标志着从体外培养到活体功能研究的重要飞跃。

这项研究为神经科学领域开辟了新的途径，提供了一个前所未有的平台，以在更接近生理环境的条件下，研究人类大脑的发育过程、疾病机制，并加速新型治疗策略的开发。通过在活体小鼠大脑中构建功能性人类神经回路，科学家们现在能够以前所未有的深度和广度探索人类大脑的奥秘。