人类大脑类器官中预先配置的神经元放电序列

《Nature Neuroscience》：Preconfigured neuronal firing sequences in human brain organoids

　　神经元放电序列作为大脑信息处理的基础单元，其神经发育起源机制尚未明确。本研究发现人类和小鼠脑器官在自发活动中均呈现结构化放电序列，包括无引导培养和前脑命运导向培养，以及在新生小鼠躯体感觉皮层体外切片中同样观察到规律性放电模式，而离体皮层培养细胞未发现类似现象。这表明时间序列的神经放电模式受神经发育阶段预先设定的架构约束，而非经验依赖形成。脑器官模型在揭示神经元回路组装机制方面具有重要价值。

　　

摘要

神经元放电序列被认为是大脑内部信息传递和处理的基石。然而，这些序列在神经发育过程中的具体形成时间仍不清楚。在本研究中，我们发现结构化的放电序列既出现在人类和小鼠脑类器官的自发活动中（无论是无指导的发育过程还是由前脑特征引导的发育过程），也出现在离体的新生小鼠皮质切片中。我们在人类和小鼠脑类器官以及出生后早期的小鼠体感皮层中观察到了具有时间规律性和灵活性的放电模式，但在分离的初级皮质培养物中并未观察到这种现象。这些结果表明，放电序列并非由特定经验驱动形成，而是受到神经发育过程中预先形成的结构框架的制约。通过展示神经元放电模式在发育过程中的再现现象，这些发现凸显了脑类器官作为研究神经元回路组装模型的潜力。