塔夫斯大学（Tufts University）研究团队成功开发出一种 3D 大脑模型，在工程学院、医学院、Sackler 学院及杰克逊实验室（Jackson Laboratory）的合作下，模型不仅是模仿大脑的结构和功能特征，甚至还可以展示“神经活动”，随着研究持续，相信未来对神经疾病的相关认知将会更加深入。
过去科学家在 2D 模型中生长、培养脑组织细胞，但因为 2D 的限制．并无法观察天然神经网络的复杂性，即使是成功打造的 3D 模型也都缺少一个关键成分──来自活人的神经元。由于神经元很少会从健康患者身上移除，同时通常被限制在患者死后才可用，这也为相关研究增添了困难性。
随着干细胞技术的进步，可以从皮肤在内许多部位取得的诱导性多功能干细胞（iPSCs）也为相关大脑研究带来了曙光。透过将 iPS 细胞转化为神经元，并训练它们在由丝蛋白（silk protein）和胶原蛋白制成的支架上生长，团队成功打造出它们称之为“大脑环境”（a model of the brain environment）的模型。
尽管过去也有其他团队运用 iPS 细胞制作出类似大脑的类器官，但塔夫斯团队的大脑环境因为具有多孔结构，为神经元提供了关键的氧合作用（oxygenation）和营养，因此可以在天然的状态下发挥作用，同时每个 3D 培养矩阵中心的“窗户”也让研究人员可以视觉观察每个细胞的生长、组织以及行为。
▲ 阿兹海默症患者的神经元（绿色）与星形胶质细胞（astrocytes, 红色标记）一同存在于丝蛋白和胶原蛋白的打造的多孔基质（蓝色）。（Source：Tufts University）
论文第一作者、塔夫茨大学 Sackler 学院 William Cantley 表示，无论使用的是来自健康个体的细胞或是患者的细胞，在 3D 组织模型中的神经网络生长都是非常持续且一致的。随着阿兹海默症、帕金森氏症和其他神经疾病患者细胞得以使用，这项突破意味着团队现在可以研究这些疾病是如何开始、进程又是如何，以及对治疗会做出何种反应。
团队正在思考如何使模型更为复杂，同时也在研究涉及讯息传导、学习、可塑性及退化的相互作用。研究已经刊登在《ACS 生物材料科学与工程》（生物材料科学与工程）期刊上。
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（首图来源：shutterstock）
