下面我们来具体看一看这两项研究。研究培育的组织结构是不同的，哈佛 Arlotta 等人研究的是全脑结构，关注神经元细胞的多样性。斯坦福 Pasca 等人则是让 iPSC 生成特定脑区的有机体（神经球），并把两个不同的神经球体融合在了一起。

　　首先看斯坦福的研究。

　　根据斯坦福大学官方网站的报道，实验中，研究人员将他们培养的神经球分成了两批，并分别诱导让其发育成人脑不同区域的细胞。一批是含有谷氨酸能神经元的皮质类神经球（注释：大脑皮质属于端脑，是人脑和整個神经系统演化上出现最晚、功能最高的一部分。另一批则是类似新皮层神经球（GABA 能细胞发源的脑区）。

　　简单说，可以粗略理解为研究人员用 iPSC 诱导培养出两批不同的神经球，第一批跟精神分裂症有关（紫色），第二批则与焦虑、躁狂和癫痫有关（绿色）。

　　然后，研究人员将这两种不同类型的神经球放在一起。不出三天，两个球体就发生了融合，其中一个球体的 GABA 能神经元开始迁移到富含谷氨酸能神经元的球体当中。研究人员发现，这种迁移模式是阶段性的：GABA 能神经元先朝着目标球体移动一段时间，然后停止，隔一段时间后再次开始移动/侵袭。

　　代表两个不同大脑区域的神经球在培养皿中融合，绿色球体（类似 GABA 能细胞发源的新皮层）的神经元迁移到另一个球体里面，与那里原有的神经元形成连接。来源：Pasca lab

　　当 GABA 能细胞全部迁移/融合过去以后，就开始生长，能够接收来自其他神经元的输入，并与含有谷氨酸能的神经元形成工作关系。电生理测试表明，GABA 能和谷氨酸能神经元成功地形成电路并相互发送信号。（GABA 能细胞和谷氨酸能细胞的迁移与一种极为罕见的遗传疾病 Timothy 综合征有关。）

　　斯坦福这项研究的带头人 Pasca 在新闻稿中表示：“我们在培养皿中组装神经回路，并仔细地描述了其特征，这为观察人类胎儿大脑的正常发育打开了一扇窗。更重要的是，这将有助于我们了解个体患者是如何出现这种情况的。”

　　哈佛 & MIT 研究：在培养皿里让“迷你大脑”活了 9 个多月

　　再来看哈佛和 MIT 的合作研究。这项研究最引人瞩目的是研究人员在培养皿里让培育的人脑组织“活”了超过 9 个月。对该组织的单细胞分析显示出了全新的神经元多样性、成熟过程，以及如何对刺激做出反应（responsivenes）。

　　正如上文所说，为了研究人类大脑的发育过程，科学家越来越多地转向有机体（神经球），也就是从 iPSC 培养的三维器官模型。但是，目前大多数脑组织模型由于种种原因，只能存在数天或数周，对于了解神经系统发育后期情况及致病条件作用十分有限。

　　在这项实验中，哈佛和 MIT 的研究人员对人类脑组织发育方案和培养条件做了特殊的改进，使他们培育的脑组织能够在 9 个月或更长时间里生长和发育，并且实现了前所未有的细胞成熟水平。也因此，研究人员在这些相对成熟的脑组织中看到了一些惊人的现象，包括自激活（spontaneously active）神经网络和光敏细胞的发育过程。

　　大规模的单细胞测序表明人类脑组织中广泛的细胞类型的发展。来源：Giorgia Quadrato et. al/ Nature 2017

　　这篇论文提供了迄今关于脑组织中产生的细胞类型的多样性和再生性（reproducibility）最大的分子图，并且表明三维脑组织有可能对高级功能建模，例如细胞相互作用和神经回路异常相关的发育和精神疾病。

　　论文通讯作者、哈佛干细胞研究所神经系统疾病计划联合主任、哈佛大学干细胞和再生生物学教授 Paola Arlotta 在相关的新闻通稿中说：“过去，研究人员利用各种方法将 iPSC 诱导发育为神经元、星形胶质细胞等不同类型的细胞。但大脑包含的细胞类型多样到令人难以置信，它们相互作用并形成连接。我们接受了这一挑战，就是要看看在培养皿中产生细胞类型可以产生多大程度的复杂性和多样性，以及组织细胞类型如何反映内源性组织的细胞类型。”