斯坦福大学 Sergiu P. Pașca 团队通过基因工程敲除了小鼠大脑皮层的绝大部分细胞,随后将人源大脑皮层类器官移植入幼鼠颅内,让人类神经组织填补了约 92% 的皮层区域。这项于 2026 年 9 月 16 日发表在《Nature》的研究立刻引发关注,但把这项工作理解为小鼠换上了会思考的人脑属于严重的科学误读;这本质上是一场破坏性拓荒,移植物在物理空间上虽近乎全包围,却缺乏真正大脑皮层所必需的精密分层架构。

实验路径:破坏性拓荒与类器官嵌合流程 1. 基因清除皮层 敲除 Esco2 关键基因 脑容积削减达 50% 制造致死级皮层缺损 2. 幼鼠活体移植 出生 5–17 天免疫缺陷鼠 植入人源皮层类器官 人工加餐辅助幼崽存活 3. 异种皮层化结果 移植物存活率超 85% 体积占领达 91.9% 突触远伸至宿主颈髓

极端改造制造的物理填补

以往的异种神经移植大多是在宿主小鼠发育成熟后注入少量干细胞,这些外来细胞往往被宿主原生神经环路排挤在边缘。Pașca 团队则采取了极端路线。他们在表达 Emx1 的背侧及内侧皮层谱系细胞中,条件性敲除了调控姐妹染色单体凝聚与分离的 Esco2 基因,迫使细胞在分裂期大面积凋亡。这直接让小鼠失去了新皮层与海马体,变成脑容积削减近半的无大脑皮层小鼠。

荧光标记的人类神经组织填满了小鼠近九成皮层并向颈髓投射
荧光标记的人类神经组织填满了小鼠近九成皮层并向颈髓投射

为了让这种极度残缺的动物活下来,实验团队大幅剔除同窝幼崽,由母鼠高密度哺乳并辅以高热量饮食。在小鼠出生后 5 至 17 天的窗口期内,研究人员将人源皮层类器官注入这些免疫缺陷幼鼠的颅腔空隙。

移植组织的最终存活率突破了 85%。历经 3 个月生长,人源类器官在小鼠皮层解剖区域的组织体积占比达到了 91.9%。移植物中分化出了深层与上层的谷氨酸能神经元、星形胶质细胞,甚至检测到了在灵长类大脑中更为多见的第 5 层冯·埃科诺莫神经元。从结构跨度来看,人类神经元的轴突确实顺着小鼠脑干向下投射,最远抵达了小鼠颈髓。

占满颅骨的是人类细胞,但在小鼠体内搏动的仍是一团无序的神经乱麻。

庞大体积之下的组织失序与功能脱节

解剖体积的膨胀掩盖了微观机制的残破。人类正常皮层拥有严谨的六层连续结构与明确的功能区划分,正是这种分层机制支撑了复杂的感知与信息提炼。但这批占据了 91.9% 皮层空间的人类组织并没有长出六层结构,不仅缺乏足量的抑制性中间神经元,其整体转录组特征也依然停留在极不成熟的发育早期阶段。

占据庞大体积的人类移植物完全缺失正常大脑皮层的严谨六层架构
占据庞大体积的人类移植物完全缺失正常大脑皮层的严谨六层架构
核心指标对比:体外类器官、嵌合体与天然皮层 常规皿培类器官 血供循环:无 长程环路:无 体内互动:零 本次研究嵌合体 皮层体积占领:91.9% 连续六层架构:缺失 电生理基数:仅3只样本 正常啮齿类大脑 皮层结构:完整六层 抑制性中间神经元:丰富 记忆计算:完整回路

虽然钙成像与局部场电位记录到了移植物内部的大范围同步钙波,甚至观察到了放电活动与小鼠口面部运动之间的时间相关性,但这一套精细电生理证据实际上仅基于 3 只小鼠。更关键的是,团队并未证明因果关联。

对比 2022 年 Revah 等人在《Nature》发表的大鼠躯体感觉皮层移植实验,当时的研究人员使用光遗传学手段精准激活植入的人类神经元,直接诱发了大鼠的特定舔水寻赏行为,完成了因果链条的闭环验证。而本次 2026 年的研究虽然将人类组织的体积比推升到了创纪录的九成以上,却未开展光遗传学干预或神经元特异性沉默。行为测试中,移植小鼠仅仅在 Y 迷宫工作记忆中略微高过了随机乱撞的几率,更复杂的痕迹恐惧记忆与情境恐惧记忆完全没有恢复,一旦遭遇缺氧损伤还会直接出现步态紊乱。

  • 结论.这团庞大的人类组织目前更像一个与外周维持着微弱电信号耦合的生物假体,并没有在真正意义上重建起大脑皮层的高级计算网络。

伦理视线转移与动物福利代价

面对人脑组织主导小鼠头颅的景象,外界极易联想到制造人兽嵌合智慧体的恐慌。但这种脱离实际的猎奇掩盖了真正紧迫的治理困境。目前这批小鼠不但没有表现出高级认知能力,反而承担了极其沉重的手术创伤、先天基因缺陷导致的神经病理紊乱以及严重的运动协调受损。

国际伦理指南与免除监管印章并存暴露了实验动物的福利盲区(示意图)
国际伦理指南与免除监管印章并存暴露了实验动物的福利盲区(示意图)

国际干细胞研究学会(ISSCR)在 2025 年 8 月发布的《干细胞研究与临床转化指南》1.2 版中,已经明确要求涉及中枢神经系统的嵌合体实验必须建立明确的人道终点与行为监测基线,并纳入神经伦理专家的实质性审查。然而现实层面的制度盲区依然难以弥合:

Code
美国动物福利法案 (AWA) 排除实验鼠类管辖
    ↓
常规动物实验审查难以量化嵌合动物的慢性痛苦
    ↓
人体细胞供体缺乏针对“长成异种动物大脑主脑”的知情同意
  • 风险.由于现行监管框架普遍缺乏针对大比例神经嵌合体的定量评估标准,当实验从微量细胞整合走向单器官九成以上的体积替代,动物承受的未知痛楚与供体知情权的权责界限正滑向无序。

后续判断这项技术是否具备医学转化价值,核心不在于移植物还能多占几个百分点,而在于后续能否通过补齐抑制性中间神经元自组织出标准的六层皮层,并用光遗传学严密证实其与行为改善之间的因果关联。在此之前,它始终是一柄在技术激进探索与动物福利代价之间摇摆的双刃剑。