“我们无法回答这些问题”：神经科学家肯尼思·科西克谈论实验室培养的大脑是否会获得意识

一位顶尖的神经科学家解释说，关于意识还有很多未知之处，更不用说大脑类器官是否能够实现它。

当您通过我们网站上的链接购买时，我们可能会赚取联属佣金。这是它的工作原理。

大脑类器官是 3D 实验室培养模型，旨在模仿人类大脑。科学家通常用干细胞培养它们，诱导它们形成类似大脑的结构。在过去的十年中，它们变得越来越复杂，现在可以复制多种类型的脑细胞，这些脑细胞可以相互通信。

这导致一些科学家质疑大脑类器官是否能够实现意识。加州大学圣塔芭芭拉分校的神经科学家Kenneth Kosik最近在一篇观点文章中探讨了这种可能性。 《Live Science》采访了科西克，讨论了大脑类器官的制作方法、它们与人类大脑的相似程度，以及为什么他认为短期内不太可能出现大脑类器官意识。

相关：第一个，“迷你大脑”是从胎儿脑组织中生长出来的

EC：什么是大脑类器官，科学家是如何制造它们的？

Kenneth Kosik：大脑类器官是由干细胞制成的。你可以将任何人的皮肤成纤维细胞转化为干细胞，然后将它们分化为神经元。这就是干细胞的全部意义——干细胞被称为“多能”，因为它们可以产生体内的任何细胞。

在类器官技术出现之前，我们花了相当长的时间，采用人类诱导的多能干细胞并将它们诱导成二维阵列来观察神经元分化。

这样我们就成功了一半。但它只能让我们了解二维。然后，来自日本的 Yoshiki Sasai 和 Madeline Lancaster 的重要见解是，将这些开始分化的神经元（发育相对较早的细胞）放入它们在一滴所谓的基质胶中——一种根据温度可以是液体或固体的凝胶。

所以细胞就在这一滴中，然后奇迹就发生了。它们不再是二维生长，而是开始三维生长。当生物学开始探索三维时，一种非常新颖的生物学就出现了，这绝对让我着迷。当然，在二维中，这些正在生长的神经元可以实现非常广泛的细胞类型多样性，但它们没有实现任何有趣的解剖结构。

一旦它们在三个维度上生长，它们就开始形成彼此之间的关系、各种结构和解剖结构，这与大脑有非常松散的相似之处。我真的很强调“松散”这个词，因为有些人对大脑类器官使用了误称，称它们为“迷你大脑”。他们根本就不是大脑。它们是类器官——意思就像大脑。

我们和许多实验室都非常感兴趣的一个问题是，如果类器官就像大脑，它们在多大程度上类似于大脑以及它们在多大程度上有所不同？它们与大脑有很大不同，所以你必须非常小心地解释类器官。并不是所有人都认为类器官能为神经科学提供信息，因为我们在类器官中发现的东西可能被过度解释了。但另一方面，[它]正在形成一个三维结构，具有一定程度的层压[组织内细胞层的形成]，它有这些玫瑰花结，从玫瑰花结的中心，你可以逐渐看到随着发育的进行，细胞变得更加成熟，这与大脑中发生的情况非常相似。

相关：实验室培养的“迷你大脑”可能刚刚证实了有关自闭症的主要理论

EC：目前有没有能够准确捕获整个大脑的大脑类器官？

KK：没有任何类器官可以捕获整个大脑。有些方法试图捕获更多的大脑区域，而不仅仅是我们和其他实验室正在研究的那一部分。这些被称为“组合体”。 [科学家]采用干细胞并将它们分化成一条可能使大脑腹侧[前部]多一点，或大脑背侧[后部]多一点的途径，然后他们将它们放在一起，融合它们，这样你就可以得到更全面的融合——我应该说，更广泛地表达大脑解剖学。

还有其他一些制造类器官的方法，但这些方法更加不加区别。他们没有将干细胞导向背侧和腹侧，而是将它们放在一起。这就是我们所做的很多事情。这些是兰卡斯特发明的技术。在这种情况下，我认为当你这样做时，你会得到更广泛的细胞类型代表性。这就是你所获得的，但你牺牲了解剖学的准确性，因为当你制作一个装配体时，解剖学并不好。但是，当你不区分背侧和腹侧并将它们放在一起时，解剖学就会变得更加成问题。

EC：正如您提到的，这些类器官与人脑相似，但存在一些关键的生理差异。你能解释一下吗？

KK：所以，一个相似之处就是你会看到大量的尖峰发生。

（编者注：Kosik 指的是当类器官连接到电极时，会触发神经元之间传输的电尖峰或信号。）

这是非常引人注目的，而这背后的概念可能是最让我感兴趣的，即所有这些活动都是自发的：它只是基于神经元的组装而产生的。

现在我们可以看看这些峰值之间的关系。当你这样做时，你可以问这个问题，如果我看到神经元 A 放电，我看到神经元 B 放电的可能性有多大？我将查看所有神经元之间的二元关系，并使用过滤器进行操作，即当神经元 A 触发时，我只会查看另一个神经元在 5 毫秒内触发的时间。为什么是5毫秒？因为这大约是通过突触进行传输所需的时间。 （编者注：突触是两个神经元之间的间隙。）

当我们这样做时，你可以看到它们形成了一个网络。连接 A 和 B，然后连接 C 和 D，然后连接 A 和 C。您可以看到神经元正在互相交谈，这是自发发生的。

这是类器官自发地做出类似于大脑中发生的事情的方式的一个例子。

在我看来，类器官是一种能够编码经验和信息的载体，如果该经验可供它使用的话——但事实并非如此。它没有眼睛、耳朵、鼻子或嘴巴——什么也进来不了。但这里的见解是，类器官可以建立其神经元的自发组织，这样它就有能力在信息可用时对信息进行编码。这只是一个假设。

相关：实验室培养的“迷你大脑”有助于揭示为什么创伤性脑损伤会增加痴呆风险

EC：您认为大脑类器官会实现意识吗？

KK：这就是事情变得有点神秘的地方。我认为这类问题是基于人们很难定义的这个术语：意识。

[基于当前流行的意识理论]我会说，“不，它甚至还没有接近。”

相关：实验室培养的人类胚胎大脑和脊髓迷你模型

EC： 您提到类器官已经表现出一定的信息编码能力，但它们一开始就没有这样做的经验。假设，如果将人脑类器官移植到动物体内会发生什么？那么它能获得意识吗？

KK：让我们来分解一下。在移植到动物体内之前，有些人会说动物已经有意识，有些人会说没有。那么，我们马上就陷入了这样一个难题：动物王国的意识从哪里开始？那么，让我们重新思考一下这个问题。如果你把一种动物（可能有或没有某种程度的意识）移植到人类类器官中，你会赋予该动物意识还是会增强意识，或者甚至会得到类似于人类意识的东西这个动物？我不知道这些问题的答案。

我们现在可以做这些混合动力——所以这是一个很好的问题。但由于关于什么是意识的所有问题，现在对意识的评估仍然是一个悬而未决的问题。

相关：微型太空生长器官可以成为我们的“癌症登月计划”吗？

EC：我们是否有一个粗略的时间尺度的想法 - 意识是否可能在不久的将来发生，例如在一定年限之后，或者目前仍然不确定？

KK：技术发展非常快。我们可能开始突破界限的一个地方是所谓的机器人，或类器官界面。这将是一个有趣的方向。也许有点朝向意识，但更重要的是朝向在这些合成系统之一中开发人类能力的实现。

EC：您能想到这些类器官能够获得意识有什么明显的优点和缺点吗？

KK：我们对神经精神疾病知之甚少。神经精神药物是在不了解任何深层生理学的情况下开发的。我认为所有这些都可以通过类器官来完成。我认为作为疾病模型，它可能非常非常有用（让他们获得意识）。

我的梦想是将它们开发为计算系统，因为现在要进行 ChatGPT 和许多大型语言模型所需的非常昂贵的计算，需要花费数亿美元来开发。他们需要一个能源服务器场来维持他们的运转。我们的计算机能力真的快用完了。然而，大脑在 20 瓦的功率下就能完成很多这样的事情。因此，我的一大兴趣是，“如果类器官不能解决问题，它能否通过利用大脑（可能还有类器官）能够处理的高效方式，为我们对能源系统提出的巨大需求做出贡献？”信息？”

编者注：本次采访经过编辑和精简。