![[解读科学]大脑与电子电路结合，赛博格时代要来了吗](http://www.asiae.co.kr/news/img_view.htm?img=2023121814105092095_1702876250.jpg)
人类大脑与电子电路相结合的“赛博格”真的要成真了吗？将人类脑组织与计算机连接的生物计算机时代已经拉开序幕。科学界高度关注，认为今后如果与人工智能（AI）的发展相结合，或许会出现人机融合的新型人类形态。
近期，科学学术期刊《自然》发表了一篇关于由实验室培养的脑类器官（迷你器官组织）和电子电路构成的生物计算机的论文。这一系统被称为“Brainoware”，能够识别人类语音。
实验团队将实验室中培养出的微小脑类器官连接到由数千个电极组成的芯片上。随后，他们以一系列电信号的形式向大脑发送数据，再利用机器学习算法解析返回的信号。
实验结果显示，Brainoware能够识别8名受试者的声音。脑组织通过电子电路区分出这8个人的声音各不相同，并作出不同反应。经过人工智能反复训练后，Brainoware被认为可以以约78%的准确率判断说话者是谁。
该论文共同作者、印第安纳大学教授 Feng Guo 在接受《自然》采访时，就本次研究的目的表示，“我们试图在AI与人类大脑之间架起一座桥梁”。他称，其目标是让人类大脑帮助提升AI处理信息的效率和速度。Guo教授表示，“我一直在思考，能否把我们大脑中的神经网络应用到计算机上”，并期待未来生物计算机可以代替AI执行任务。
约翰斯·霍普金斯医学院脑科学家 Nera Smirnova 评价称，本次研究首次获取了脑组织以三维形式而非二维形式作出反应的结果，因此可视为验证生物计算机实现所需理论基础的研究。
《自然》指出，本次研究有望不仅为阿尔茨海默病等人类大脑相关神经疾病提供新思路，还可在实验室环境中复制其结构，从而成为研究阿尔茨海默病等神经疾病以及整个人类大脑的新方法。
印第安纳大学研究团队也在努力制造能够再现人类大脑活动和功能的脑类器官。该校在推动大脑与半导体芯片的联动方面十分积极。
此次研究的局限性也十分明显。首先，培养脑类器官成本高昂且过程复杂。必须保证制成的类器官不死亡，而随着细胞体积增大，这一点变得愈发困难。为了进行更复杂的研究，需要更大的类器官组织，但这并不容易。目前仅能利用部分脑组织，要将整个人类大脑本身电子电路化在事实上是不可能的。
尤其是，脑类器官能否适应更复杂的任务，目前仍不得而知。若要实现半导体芯片与脑类器官的联动，这一过程必不可少。《自然》分析称，未来在推进这项研究时将会面临诸多难关，但从生物计算机这一全新领域的出现来看，仍具有重要意义。
我国也曾成功制作脑类器官。基础科学研究院（IBS）纳米医学研究团在2021年开发出再现与真实人脑相似环境的“脑类器官培养平台”，并据此制作出“迷你大脑”。该“迷你大脑”的成熟度接近新生儿大脑水平，且体积比以往大出两倍以上，成果显著。
研究团队指出，脑类器官常用的培养支架与大脑的蛋白质成分不同，无法再现大脑发育所需的环境，导致类器官体积增大后，氧气与营养物质难以输送到中心部位，细胞死亡。团队通过纳米技术克服了这一问题，从而能够制作出比以往大得多、发育程度更高的人工大脑。
研究团队开发出一种与大脑微环境相似的果冻状“三维水凝胶（hydrogel）”，并以此开展脑类器官培养实验。结果显示，构成大脑皮层（cortex）的神经上皮（neuroepithelium）得到发育，产生了大量脑回。此外，神经元、星形胶质细胞、微胶质细胞等多种脑细胞的表达量较传统方法显著增加，大脑结构和功能更加成熟。研究团队确认，在不同实验条件下，类器官最大可长至8毫米。
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