科學難解之謎?:用列印機制造宇航員

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如果印表機有能力製造器官,為什麼不能製造大腦?或者人?

在“科學難解之謎?”系列中,我採訪了科學家們關於他們渴望探索但認為無法研究的想法。例如,它們可能涉及超出可能性的機器,例如像太陽一樣大的粒子加速器,或者它們可能完全不道德,例如涉及人類的致命實驗。本專題旨在探討看似不可能的夢想,科學中最棘手的問題。“科學難解之謎?”結尾的問號表明,沒有什麼是不可能的。

科學家:弗拉基米爾·米羅諾夫,南卡羅來納醫科大學高階組織生物製造中心主任。南卡羅來納醫科大學的官方宣告指出,米羅諾夫將於夏季開始在哈佛大學工作。


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想法: 通常在辦公室看到的噴墨印表機技術現在被用於旨在製造複雜組織和活體器官的研究中。這些“生物印表機”使用細胞懸浮液作為墨水,按照科學家的計算機模型分層列印,構建三維結構。

米羅諾夫說:“生物列印研究人員正在探索肝臟、腎臟、肌肉、骨骼和皮膚。如果我們能列印人體器官,那麼從邏輯上講,我們最終可以列印整個人體,包括大腦。”

當談到人類到達其他恆星時,米羅諾夫補充說,與其讓宇航員暴露於星際旅行的危險之中,不如讓宇宙飛船在目的地打印出探險家。列印人類這一概念的一個潛在後果是消除性別、出生和童年,“無性人類進化的開始”,米羅諾夫說。

問題: 複製人類大腦,至少可以這麼說,是一項艱鉅的任務。人類大腦大約有1000億個神經元,以及大約100萬億個連線將這些細胞連線在一起。米羅諾夫說:“要複製大腦,我們的藍圖需要知道每個細胞在 X、Y 和 Z 軸上的具體位置,並迫使它們相互生長正確的連線——這需要處理大量的資訊。然後,真正的問題將是,大腦是否真的能正常運作,以及如何將資訊載入到這個大腦中——一個人一生中積累的所有記憶。”

解決方案? 米羅諾夫說:“你必須從非常簡單的東西開始。”他設想從由三個神經元組成的迴路開始,然後逐漸增加複雜性。

米羅諾夫認為一個可行的專案是使用生物列印技術創造簡單的“生物機器人”——例如,魚形的眼睛、神經和肌肉細胞束。“你可以用光照射眼睛細胞,眼睛細胞會透過神經細胞向肌肉傳送訊號,這樣你就可以讓它向左或向右遊動,”他解釋說。“我不認為這個想法有任何技術問題,但當然,當我提出這個建議時,人們會覺得我瘋了。”

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關於作者:查爾斯·Q·崔大眾科學的撰稿人。他的作品也曾發表在《紐約時報》、《科學》、《自然》、《連線》《生命科學》等刊物上。在他的業餘時間,他遊歷了七大洲。在Twitter上關注他@cqchoi

所表達的觀點是作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。

Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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