如果你见过阿尔茨海默病或脑瘫患者，可能会产生疑问。人类攻克了许多疾病，为何偏偏在脑疾病面前进展缓慢？
这源于医学研究面临的困境。科学家无法直接在活人大脑中做药物实验。而在试管中培育的少量细胞，又缺乏真实大脑的复杂环境。
2026 年 9 月 16 日，学术期刊《自然》（Nature）发表了一项新研究。斯坦福大学 Pașca 团队利用基因工程，删除了小鼠大脑近一半的核心结构。随后，研究人员在空腔中植入了人类脑细胞。三个月内，人类细胞不仅存活了下来，还占据了小鼠大脑皮层的 90% 以上。
图：移植后生长的人类神经元（绿、红）与周围小鼠脑组织（蓝）建立连接的荧光显微图。来源：Science News / S. Pasca lab, Stanford University
在活体脑里修路：实验室培养皿做不到的事
为了搞懂大脑发病机制，医学界在十几年前走出了第一步。2010 年代初，奥地利团队首次培育出脑类器官（organoid，试管中培养的微型脑组织）。这些米粒大小的细胞团能自发形成简单结构，为研究带来了新希望。
然而，试管里的微型脑组织很快碰到了瓶颈。培养皿缺乏血液循环提供营养，也没有其他器官的信号刺激。人类脑细胞生长到一定程度便会停止发育。
为了让神经细胞真正活跃，Pașca 团队在 2022 年做过尝试。他们将脑类器官移植进新生大鼠大脑中。当时人类细胞借助大鼠血管存活了下来。由于大鼠神经成熟太快，人类细胞只能占据单侧皮层三成空间，无法形成大面积连接。
从试管走向活体动物，研究人员必须在动物脑中开辟足够的成长空间。
给小鼠大脑空出位置：基因裁剪留出大半皮层
斯坦福团队在本次实验中采取了更加大胆的策略。研究人员通过基因工程，培育出一种特殊的实验小鼠。
这种小鼠出生时缺乏大部分大脑皮层（cerebral cortex，大脑高级思维外层）。它们的海马体（hippocampus，记忆核心区）同样缺失。这两个裁掉的结构约占全脑体积的一半。令人惊讶的是，缺失大半本脑的小鼠依然维持着基本生命体征。
留下的空腔，成为了人类细胞生长的天然温室。研究人员将健康供体干细胞培育出的脑类器官，植入了小鼠脑空腔中。
在总共 29 次精细手术中，研究团队成功完成了 25 次。86% 的手术成功率，体现了活体植入方案的稳定度。
图：同一研究的神经元连接显微图。来源：Science News / S. Pasca lab, Stanford University
90%皮层变成人类细胞：实验室里长出稀有神经元
植入小鼠颅内后，人类脑细胞展现出强劲的生长能力。在随后的三个月内，植入的人类脑组织体积膨胀了近 5 倍。
最终，人类神经细胞占据了小鼠大脑皮层 90% 以上的区域。它们借用小鼠血管汲取营养，并与小鼠原本的神经系统建立了信号连接。这形成了真正的嵌合体（chimera，两种不同物种细胞共生的复合生物）。
令人惊喜的是，人类细胞在活体内分化出了试管中无法培育的稀有神经元。
尽管尚未重现人类皮层的六层结构，这套组织已建立起活跃的人类神经回路。人类细胞摆脱了标本局限，成为活体动物体内传导信号的有机整体。
模拟脑瘫损伤：患者来源细胞让药物测试变精准
建立模型后，科学家立刻开展了疾病模拟试验。研究团队将移植小鼠置于低氧环境，成功模拟了婴儿早产引起的脑瘫病变。
低氧处理后，小鼠颅内的人类脑组织展现出与脑瘫一致的损伤信号。同时，小鼠在肢体协调和步态上出现障碍，复现了人类脑瘫的特征。
这一突破为攻克脑疾病提供了全新工具。过去在实验鼠身上有效的药物，进入临床试验阶段常常纷纷失效。关键在于小鼠脑细胞与人类脑细胞的生理反应存在巨大差异。
现在，研究人员可以直接采集患者的皮肤细胞。无论是额颞叶痴呆（frontotemporal dementia，影响性格与语言的大脑疾病），还是遗传性自闭症。在体外重编程为干细胞并培育出脑类器官后，再将其植入小鼠体内。科学家首次拥有了在活体动物中测试新药的手段。
会统治世界吗：伦理专家划出行为表现红线
小鼠大脑九成被人类细胞接管的消息，引发了公众对伦理边界的关注。宾大专家 H. Isaac Chen 表示，实验的人类化程度达到了新高度。
为了防止越界，Pașca 团队邀请了新加坡国立大学 Insoo Hyun 领衔的伦理专家组。伦理团队明确指出：判断实验是否跨越伦理线，核心看细胞是否改变了动物的行为。
测试显示，移植小鼠在运动与记忆测试上的表现介于正常鼠与脑损伤鼠之间。它们没有展现出超越普通小鼠的认知能力，更没有高级智慧的痕迹。
正如研究团队所言，这些小鼠尽管皮层大部分源自人类，表现依然是普通小鼠，没有统治世界的迹象。
科学家花十年时间打破试管与活体间的藩篱。科学家删掉小鼠大部分本脑、再植入人类脑细胞并让其占据九成皮层，意味着脑疾病研究第一次能在活体动物里观察“纯人类”神经回路，因为该模型能用患者来源的细胞复现疾病并测试疗法。
参考链接：
- Science News 报道
- Nature 期刊论文
