【导语】美、德、瑞等多国科研团队借助类器官模型研究发现，大脑天生预置“操作系统”，最早神经元放电呈结构化模式且不依赖外部体验，暗示人出生前大脑就预设了与世界互动的“指令”，此发现或为理解人脑发育及治疗先天神经疾病带来新启发。
包括美国加州大学圣克鲁兹分校、约翰斯·霍普金斯大学以及德国、瑞士多家机构联合团队，借助名为类器官的微型人脑组织模型，揭示了大脑天生预置“操作系统”。发表在《自然·神经科学》上的最新研究颠覆了传统认知，表明大脑最早的神经元放电是以结构化模式进行的，且完全不依赖任何外部体验。这一发现暗示，大脑在人出生前就已预设了如何与世界互动的基本“指令”。
人类长久以来一直在思索：思维究竟是何时开始形成的？大脑是天生就已配置好，还是思维模式仅随着对周围世界的感官体验而逐渐形成？大脑的运作方式类似于计算机，依赖神经元的电信号“放电”来进行信息传递。然而，这些信号何时开始产生一直难以深入研究，因为早期发育中的人脑被保护在母体的子宫内，无法直接观测。
在这项研究中，团队引导干细胞发育成脑组织，然后使用类似计算机芯片的专用微电极阵列来记录其电活动。在观察脑组织从干细胞自我组装成能够处理感官信息，并最终产生语言和意识思维的复杂结构的过程中发现，在发育的最初几个月内，远在人脑能够接收和处理视觉、听觉等复杂外部感官信息之前，其内部细胞就已经开始自发地发出具有特定模式的电信号。这些信号的模式，与处理感官信息时所表现出的特征模式惊人地相似。
团队在观察类器官中单个神经元的放电活动时发现，即使没有接收任何来自外部世界的感官输入，神经元网络也能够自发地产生复杂且具有时间序列特征的放电活动。这强烈暗示了活体大脑的神经结构中，存在着一种固有的、由基因编码决定的发育蓝图。
了解类器官能够自发地产生活体大脑的基本神经结构，为更好地理解人类神经发育、神经系统疾病以及环境(jìng)毒(dú)素(sù)对(duì)大(dà)脑(nǎo)的(de)影(yǐng)响(xiǎng)开(kāi)辟(pì)了(le)多(duō)种(zhǒng)可(kě)能(néng)性(xìng)。这(zhè)些(xiē)模(mó)型(xíng)具(jù)备(bèi)捕(bǔ)捉(zhuō)复(fù)杂(zá)神(shén)经(jīng)动(dòng)力(lì)学(xué)的(de)基(jī)础(chǔ)能(néng)力(lì)，而(ér)这(zhè)些(xiē)动(dòng)力(lì)学(xué)很(hěn)可(kě)能(néng)与(yǔ)某些发病机制密切相关。未来，团队将在临床前层面探索开发新的化合物、药物疗法或基因编辑工具。
【总编辑圈点】
种子还深埋于土壤中时，就具备(bèi)破(pò)土(tǔ)而(ér)出(chū)的(de)“潜(qián)力(lì)”。这(zhè)不(bù)是(shì)种(zhǒng)子(zi)后(hòu)天(tiān)“学(xué)会(huì)”的(de)，而(ér)是(shì)生(shēng)命(mìng)进(jìn)化(huà)写(xiě)入(rù)基(jī)因(yīn)的(de)底(dǐ)层(céng)程(chéng)序(xù)。同(tóng)理(lǐ)，人(rén)脑(nǎo)在(zài)发(fā)育(yù)之(zhī)初(chū)，神(shén)经(jīng)元(yuán)就(jiù)可(kě)以(yǐ)自(zì)发(fā)地(de)发出复杂的电信号，与世界进行初步互动，为后续处理更复杂的外部感官信号做准备，这也是人类基因的底层编码决定的。也就是说，新生婴儿的大脑并非白纸一张，而是带着基因为人脑(nǎo)预(yù)设(shè)的“出厂设置”。这一发现，有助于科学家更好地理解人脑发育机制，并有望为利用基因编辑等手段治疗先天性神经疾病提供启发。
（原标题为《解开思维何时开始形成之谜 类器官研究揭示大脑天生预置“操作系统”》）