自從維也納的科學家們發現如何利用幹細胞製造出微小的人類腦組織團塊以來，四年間，這項技術取得了長足的進步。
這些最先進的人類腦類器官——大小不超過一顆小扁豆，而且直到現在都只存在於試管中——會像真正的大腦一樣產生電活動。它們會產生新的神經元，就像完全發育成熟的大腦一樣。它們還發育出人類大腦皮層的六層結構，大腦皮層是負責思考、語言、判斷和其他高階認知功能的區域。
這些微型準大腦正在徹底改變人類大腦發育和疾病（從阿爾茨海默病到寨卡病毒）的研究，但對培養最真實、最發達的腦類器官的迫切追求，已使研究人員陷入了未知的倫理困境。和該領域幾乎所有專家一樣，賓夕法尼亞大學的神經科學家洪軍宋（音譯）表示，他“不認為培養皿中的類器官可以思考”，“但這是一個我們需要討論的問題。”
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本週末之後，這些討論將變得更加緊迫。在一次神經科學會議上，兩組研究人員將報告將人類腦類器官植入實驗室大鼠和小鼠的大腦中，這增加了這種有組織、功能性的人體組織在齧齒動物體內進一步發育的可能性。另外，另一個實驗室向STAT證實，他們已將人類腦類器官連線到血管，這是為其提供血液供應的第一步。
如果類器官要長大，這是必要的，這可能也是它們模擬完全成熟的大腦並展示自閉症、癲癇和精神分裂症等疾病如何發展的唯一途徑。但是，腦類器官的“血管化”也引發了令人不安的倫理問題，此前，該實驗室暫停了相關工作，甚至沒有嘗試進行。
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西雅圖艾倫腦科學研究所所長克里斯托夫·科赫說：“我們正在進入一個全新的領域。科學發展如此迅速，倫理學跟不上。”
監管也跟不上：儘管美國國立衛生研究院暫停資助將人類幹細胞植入脊椎動物早期胚胎的研究，但沒有禁止植入人類類器官的禁令，而且幾乎沒有實驗室以外的人充分了解正在發生的事情，以便呼籲成立一個委員會來研究哪些應該允許，哪些不應該允許。
在之前未報道的將人類腦類器官植入實驗室齧齒動物的實驗中，大多數移植的類器官存活了下來，其中一個病例至少存活了兩個月，這是根據在華盛頓特區舉行的神經科學學會年會上提交的兩篇論文的摘要得出的結論。更值得注意的是，植入小鼠體內的人類類器官與齧齒動物的迴圈系統相連，這是首次報道的血管化。索爾克研究所的弗雷德·“拉斯蒂”·蓋奇帶領的團隊（他是世界上最傑出的神經生物學家之一）表示，來自人類腦類器官的成熟神經元向“宿主小鼠大腦的多個區域”傳送了軸突，軸突是神經元之間傳遞電訊號的“導線”。
在小鼠狹小的空間裡（只有人類大腦的千分之一），人類腦類器官不可能達到甚至兒童大腦的大小，這幾乎肯定會限制其複雜程度。斯坦福大學的法學學者和生物倫理學家漢克·格里利說：“這些小傢伙不會說‘你好’。”但他表示，快速的進展正在引發“你是否正在創造某種類似人類的東西，你必須認真對待，並給予它尊嚴和尊重——並弄清楚這到底意味著什麼”的問題。
這些問題在17年前就出現了，當時格里利的一位斯坦福同事提議將人類幹細胞植入小鼠大腦，以觀察當幹細胞轉化為神經元時會發生什麼；這個實驗尚未進行。但倫理共識是，如果小鼠大腦中的人類神經元比例非常小，以至於移植不會使小鼠產生人類意識或增強智力，那麼這可能是可以接受的。
蓋奇傳送給神經科學會議的實驗摘要沒有具體說明他和同事植入小鼠體內的人類腦類器官的大小；他告訴STAT，他不能談論這項工作，因為他已將其提交給期刊。摘要也沒有說明索爾克研究團隊是否測試了小鼠的能力或行為的變化。黑斯廷斯中心的生物倫理學家約瑟芬·約翰斯頓說，如果人類類器官引起此類變化，將引發深刻的倫理擔憂。
她說：“這提出了一些非常有趣的問題，即是什麼在倫理上允許我們首先對小鼠進行研究——也就是說，它們不是人類。如果我們給它們人類的腦類器官，這對它們的智力、意識水平，甚至它們的物種身份會產生什麼影響？”
在另一項計劃在神經科學會議上提出的研究中（有21篇關於腦類器官的論文），賓夕法尼亞大學的神經外科醫生艾薩克·陳博士領導的研究人員將人類腦類器官植入11只成年大鼠的大腦中，特別是次級視覺皮層。該結構處理視覺訊號，例如，確定眼睛所看到的事物的顏色和方向。
陳在一次採訪中說，2毫米的類器官存活了至少兩個月，並顯示出人類軸突向大鼠大腦的“廣泛”生長。一些軸突生長了多達1.5毫米，與胼胝體相連，胼胝體是連線左右大腦半球的神經元束。當科學家將光照射到大鼠的眼睛上，或刺激與視覺相關的大腦區域時，植入的類器官中的神經元會放電。這表明人類腦組織已在功能上與大鼠的大腦整合。
陳希望有一天，類器官可以用於治療腦損傷、中風，甚至精神分裂症和自閉症。科學家們長期以來一直希望使用神經元注射（本質上是細胞漿）來治療帕金森病。
陳說：“我的興趣在於修復大腦”，他懷疑植入已經組織化、結構化並顯示電活動的組織（腦類器官）可能會效果更好。他說：“大腦是一個非常有秩序的結構。因此，具有現有結構和內在電路的植入物可能會更有效地與受損的大腦整合並修復它。”
他和他的同事討論了將人類腦類器官植入大鼠的倫理問題，包括動物是否可能變得過於像人類。他說：“人們警告的一些事情仍然是科幻小說。目前，類器官非常粗糙，我們可能會降低”大鼠的大腦功能。
倫理學家認為，“現在不是問題”並不意味著“永遠不是問題”。蒙特利爾麥吉爾大學的生物倫理學家喬納森·金梅爾曼說，人類腦類器官植入引起的一個擔憂是，“類器官功能性地整合到動物的中樞神經系統中，原則上可以改變動物的行為或需求”。 “因此，任務是仔細監測是否發生此類變化。”他補充說，如果人類的植入物賦予動物“更高的感知能力或心理能力”，那麼它可能會遭受更大的痛苦。
它會感覺像一個被困在齧齒動物身體裡的人類嗎？因為索爾克和賓夕法尼亞大學的實驗都使用了成年齧齒動物，所以它們的大腦不再發育，不像對胎兒齧齒動物大腦進行植入的情況。金梅爾曼在談到植入成年齧齒動物大腦時說：“很難想象在這樣的情況下，類似人類的認知能力（如意識）是如何出現的。”陳對此表示贊同：他說他的實驗“產生具有比正常‘腦力’更強的動物的風險要小得多”，因為人類類器官進入“已發育大腦的特定區域”。
事實上，意識是否已被排除在外，是一個爭論的話題。艾倫研究所的科赫說，類器官需要比今天的更先進才能體驗意識，包括具有密集的神經連線、不同的層和其他神經結構。但如果這些和其他進展發生，他說，“那麼這個問題就非常重要：這片大腦皮層是否感覺到了什麼？”當被問及腦類器官是否可以在沒有感覺器官和其他感知世界的方式的情況下獲得意識時，科赫說，它會體驗到與人類和其他動物不同的東西：“它提出了一個問題，它對什麼有意識？”
許多研究腦類器官的科學家認為，由於這些結構沒有與外部世界相連，其複雜性將永遠受到限制。賓夕法尼亞大學的宋說：“這不是在培養皿中生長的大腦。我們之所以成為我們，是因為我們有經驗，而腦類器官沒有感覺輸入。”
由於圍繞腦類器官研究的競爭甚至保密，該領域的幾位領導者直到STAT對此進行描述後才知道其他人取得了什麼成就。例如，與宋的假設相反，據報道，另一位領先的科學家已將培養皿中的腦類器官與視網膜細胞連線起來，視網膜細胞可以感知光線，從而產生視覺。
一位與該科學家討論過視網膜工作的學者說：“很難知道這有什麼意義。類器官正在經歷什麼體驗，我們又如何弄清楚這一點？”
另一個有望產生更大、更像大腦的類器官的步驟是將幾個類器官融合在一起。今年 5 月，維也納分子生物技術研究所的尤爾根·克諾布里奇領導的科學家們（他領導了最初建立 3D 腦類器官的研究）報告說，他們將一個模擬人類前腦頂部的類器官與一個模擬底部的類器官融合在一起，並讓連線神經元從一個延伸到另一個，這是“模擬不同大腦區域之間複雜相互作用”的一大步，他和他的同事們報告說。
宋（Song）說，即使腦類器官“像樂高積木一樣連線起來”，我們仍然面臨“尺寸問題”：在沒有血液供應的情況下，這些結構無法生長到足以模擬完全發育的大腦的程度。
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但這個障礙也可能會被突破。今年九月，哈佛醫學院的喬治·丘奇（George Church）——正是他推遲了給腦類器官提供血液供應的嘗試——在一個小型會議上表示，他的實驗室已經實現了腦類器官的血管化。與索爾克研究所和賓夕法尼亞大學透過移植到齧齒動物大腦中實現血管化的實驗不同，丘奇的類器官是在實驗室培養皿中生長的。他和他的同事利用製造血管的（內皮）細胞培養了血管系統。“我們可以生成具有整合內皮組織的腦類器官，這種組織形成管狀結構，我們可以誘導這些管狀結構萌發”進入腦類器官生長的營養液中，丘奇實驗室的遺傳學家約翰·阿赫（John Aach）說。
“下一步是讓液體流過這些管道，”阿赫說，將氧氣和營養物質輸送到類器官深處，並將這些管道連線到一個類似心臟的泵上。否則，“你無法將它們培養得很大，並且在嘗試讓類器官發育出更成熟的細胞型別和結構方面會受到阻礙。”丘奇的實驗室“已經越來越接近這個目標，”他說，“但我們還沒有最終實現。”
這很可能只是時間問題。血液流動將使腦類器官陣列更有可能存活、生長和發育。“人們正在談論連線三到四個，”斯坦福大學的格里利（Greely）說。“但是，如果你可以連線 1000 個呢？那將接近小鼠大腦中的細胞數量，”這引發了在實驗室培養皿中培育出具有認知甚至情感能力的人類大腦類器官的遙遠前景。
“在未來的某個時候，”格里利說，“你所構建的東西可能會有權得到某種尊重。”明年是瑪麗·雪萊的《弗蘭肯斯坦》出版 200 週年紀念，他指出：“我認為這個故事與我們正在討論的事情相關。”