为何把脑类器官芯片“送上天”

张丽

网友：7月16日，我读到天舟九号货运飞船运送太空“快递”的报道，其中包含脑类器官芯片。我很好奇，什么是脑类器官芯片？它能发挥哪些作用？它与脑机接口有何不同？

　　7月15日，一款脑类器官芯片搭载天舟九号货运飞船进入太空，这是国际上首次将脑类器官芯片送入空间站。中国空间站也将开展基于脑类器官芯片的生命科学研究。

　　为了回答读者问题，记者采访了脑类器官芯片空间科学实验项目负责人。

　　问：什么是脑类器官芯片？

　　答：脑类器官芯片，是以人多能干细胞为来源，在芯片上构建3D微型脑模型，用于模拟脑器官生理、病理响应。

　　通俗点说，就是在信用卡大小的芯片上构建一个高仿真的微型脑模型。这个“脑类器官”包含丰富的脑微血管网络和神经细胞、免疫细胞等，能够模拟近似大脑的部分结构和功能，可以为研究真实的人脑提供参考，为疾病建模、机制研究和药物筛选等提供一种新的工具和研究途径。

　　其实，我国科研人员已经可以在芯片上构建模仿人体的多种器官类型，比如脑、肝、肾等，比传统静态细胞培养提供更贴近人体的真实环境。

　　问：为何把脑类器官芯片“送上天”？

　　答：把脑类器官芯片送入空间站，主要是为了探索太空环境对人脑健康的影响。

　　太空中的微重力、辐射等因素可能会干扰人类神经系统功能。长期在轨的航天员经常出现头晕、睡眠障碍、注意力减退等症状，但具体机制尚不明确。让脑类器官芯片模型暴露于空间微重力等环境下，就能进一步研究脑类器官受到的影响，不仅有助于“还原问题”，还有可能找出解决方案。

　　这项工作的意义并不局限于太空，还有“空—地转移”的应用前景。

　　现有研究显示，空间特殊环境能够加速导致机体出现衰老或功能衰退。也就是说，这种“上天”试验提供了一种非常独特的“加速窗口”，有可能诱发地面上通常需要数月甚至数年出现的一些疾病病理改变。因此，科研人员就能为阿尔茨海默病、帕金森病等地面脑疾病研究提供相应的“加速窗口”，助力早期诊断与治疗评估方法的创新。

　　问：脑类器官芯片与脑机接口有何不同？

　　答：尽管脑类器官芯片和脑机接口都与大脑相关，都是为了深入理解脑功能，但具体目的和实现路径有所不同。

　　脑类器官芯片着重在体外仿生人脑的主要结构与功能特征，用于脑发育、疾病研究和药物筛选等。脑机接口则是一种人脑与设备交互的技术系统，主要用于采集大脑电信号，实现人脑对机械或计算机的控制，比如用意念操控假肢等。简而言之，脑类器官芯片偏向“脑器官模拟”，注重脑疾病探究等，脑机接口偏向“人机交互”，注重服务功能扩展。