“人造大腦”道德嗎？_風聞

本文轉載自公眾號 神經現實

實驗室培育的類腦器官和人的大腦越來越像，倫理學家和生物學家正在協作，以防止由此產生的衝突。

我們是誰？我們何以為人？每個人都深深地認為，大腦是回答這個問題的核心。這個與我們格外相關的問題，也是科學家對大腦感興趣的原因之一。但是事實在於，無論本意多好，你能想到的實驗中很大一部分都有違道德之嫌。以往神經科學家別無他法，受倫理、實踐和概念的限制，只能用實驗動物的大腦或者培養皿中分離出的單個神經元進行研究。

2008年類腦器官誕生，為我們打開了新世界。類腦器官是用人類幹細胞培育的一小團類似大腦的自組織結構，其中的神經元有電活動。雖然不比一顆豌豆大多少，但是類腦器官可以大大幫助增加我們對大腦的理解。實驗室裏觀測不到的大腦活動和病變，可以藉助類腦器官來複現。在類腦器官的幫助下，科學家已經在精神分裂症、孤獨症譜系障礙以及寨卡病毒所致的小頭畸形上取得了一些成果。

“迷你大腦”被用來模擬和研究遺傳疾病、主要精神疾病、阿茲海默症等神經退行性疾病，甚至人類演化。

類腦器官的研究同時也面臨着道德兩難。斯坦福大學專研生命科學倫理與法制的教授漢克·格里利（Hank Greely）説：“一個好的大腦模型，肯定要儘可能和人腦一樣，但是越像人腦，就越會碰到那些你不能直接用人腦做實驗的倫理問題。”

在大眾眼中，類腦器官被誇張地形容為“迷你大腦”。往往關注的是這個器官組織有沒有意識，能不能意識到它作為一種非正常的存在是一種折磨。專家們操心的問題更迫切、更現實，沒有這麼嚇人，也不會讓類腦器官的研究誤入歧途，帶來複雜的道德問題。畢竟，誰都不想看到類腦器官的發展潛力被隨便拋棄。

從這張顯微照片可以看到，類腦器官的細胞分化形成了和胚胎組織相關的結構。綠色細胞是神經元的祖細胞，紅色細胞是正在遷移並形成大腦皮層的未成熟神經元。類腦器官和大腦越來越接近，研究人員必須密切注意由此可能引發的倫理問題。圖片來源：Alysson Muotri

舉個例子，唐納德·奧羅克（ Donald O’Rourke ）是一位神經外科專家，就職於賓夕法尼亞大學的佩雷爾曼醫學院。他在用類腦器官（包括移植到齧齒動物的）研究一種惡性腦癌的治療方案。類腦器官的倫理對他來説不成問題。他説，“我研究的是一種15個月內就能要人性命的惡性疾病。現在，我們已經開發出了一種先進的診斷工具來實時評估哪種治療方案有效。依我之見，這就解決了倫理問題。”

類器官科學正不斷向前發展。雖然距離類器官感覺到疼痛或者有自己的意識還很遠，格里利和其他的倫理學家還有生物學家強調討論這些宜早不宜晚。為此，他們採取協作的方式讓科學和倫理學儘早開展共同研究。首先，他們需要詳細討論類腦器官與真正的大腦之間的區別，制定便於比較兩者的標準。

無意識，但是越來越複雜

**類腦器官沒有意識，在可預見的未來也不會擁有意識。**這是當今的類腦器官研究領域的普遍共識。同樣來自佩雷爾曼醫學院的神經外科教授陳漢基（Han-Chiao Isaac Chen）説：“哪怕是跟老鼠的大腦相比，類腦器官也還處在非常初級的發展階段，更不用説和人類的大腦相比了。”

就算是最先進的類腦器官也不具備人腦的大小、結構和連接性、缺乏重要的細胞類型，也沒有血管來保證器官的營養供給和健康維護。它們不成熟，根據技術評估，它的發育年齡相當於孕中期胎兒的大腦。最重要的是，它沒有感覺輸入。佩雷爾曼醫學院的神經科學專家宋紅軍（Hongjun Song，音譯）説，“我們之所以自稱‘我們’，是因為我們的感覺經驗。培養皿中的類腦器官不能像真正的大腦那樣，在發育過程中接受刺激，進而形成腦回路。”

Gasp art

簡而言之，類腦器官遠遠沒有到達產生意識的程度。哈佛大學高級科學家約翰·阿赫（John Aach）和他的同事，遺傳學家和系統生物學家喬治·丘奇（George Church）直言，“這就給了我們好幾年的安全週期”。

但是，這個領域中的每一位研究者都認識到，類腦器官正在變得越來越複雜、越來越真實。凱斯西儲大學的生命倫理學家玄仁洙（Insoo Hyun）近日在網上發表了一篇文章，其中説到，未來五年左右，研究人員很可能會創造出具有功能血管網絡和完整腦細胞類型的類腦器官。與此同時，類腦器官也能被按照特定腦區進行設計，從而進行處理神經數據輸入，以及電信號輸出。

不僅如此，研究人員正在做的或者想要做的很多實驗，都需要把類腦器官移植到小鼠或者其他的實驗動物身上。類腦器官會融合進這些動物中真實存在、高度發達的功能性神經系統。所以，即使在未來幾年中類腦器官不會越過意識或者疼痛的感覺這道門檻，我們也有足夠的理由擔心有一天它會跨過去。

不完全規範手冊

**類腦器官的研究並非存在於監管真空的範疇。**目前，針對其他類型的生物學研究的監管體系對類腦器官的研究提供了很多倫理保護。

因為類腦器官是從誘導多能幹細胞中培養出來的，所以，類腦器官進行研究的實驗已經在一定程度上受現有的倫理規範制約了。有具體的規則和指導監管科學家能從何處獲得這些細胞、這些細胞又可以被移植到哪些實驗動物身上（靈長類顯然不可以）。科學家、法學、倫理學以及社會學的專家組成的委員會，監督這些細胞的使用過程。同理，當類腦器官被移植到動物當中時，這些實驗就會落到動物福利委員會的監督範圍內。

類腦器官的神經元投射軸突（紅色）在培養皿中生長。它們的細胞核被染成藍色。圖片來源：Alysson Muotri

但是，因為類腦器官本身的特殊性，我們不能確定以往規範中的條例該如何實施、有無必要實施。

就拿“14天原則”來舉個例子。這條規定用來限制人類胚胎體外培養的時間。受精卵在14天就會形成特定組織結構的胚胎，這意味着神經系統已經開始聚集。但是，14天原則對類腦器官並不適用，因為它的生長過程中並沒有形成真的胚胎。

**類腦器官是通過一個完全不同的方式形成神經機制的。最主要的是，類腦器官產生的是大腦的結構，使用14天原則來規定類腦培養就沒有意義。**所以，如阿赫所説，類腦器官的“特點在於，你知道你離那些在過去產生道德困境的問題不遠了”。

在加州大學聖地亞哥分校的實驗室中，阿利松·莫特瑞持有一個含有腦類器官的培養皿（左）。類腦器官（右），即那些可以在實驗中替代人腦組織的微小自組織細胞團塊，目前非常簡單，但是科學家們正在努力使它們在形式和功能上更像真實的大腦部分。圖片來源：Alysson Muotri

類腦器官並不嚴格遵循委員會的監管：它不屬於人體試驗、不屬於動物實驗，還不屬於體外幹細胞研究的範圍。格里利説：“類腦器官無需監管機制，這在目前來看不是壞事。但是，這其中確實存在需要填補的空白，以防類腦器官走上一條帶來現實問題的道路。”

**當下，倫理學家和科學家正共同致力於制定適用於類腦器官的規範。**與科學方面相比，倫理方面的討論進展得很快。美國國立衞生研究院（The National Institutes of Health，簡稱NIH）已經主辦了幾起會議和工作坊，也有一些聲音呼籲應該創立另外的監管委員會。

科學家和倫理學傢俬下也有聯繫。格里利記得早在2013年就有實驗人員寫電郵尋求開放對話。加州大學聖地亞哥分校的生物學家阿利松·莫特瑞（Alysson Muotri）已經組織了會議邀請倫理學家、幹細胞生物學家以及意識領域的研究人員共同參與。

Björn Öberg

頭腦風暴協作倫理

與此特別相關的是頭腦風暴項目。這是一個為期兩年，由NIH資助的項目，玄仁洙和哈佛大學倫理學家揚汀·倫少夫（Jeantine Lunshof）共同擔任聯合主席。為了免去等待倫理學家和科學家在民間慢慢形成志願組織，這個項目為倫理學家和科學家組成的小型工作組提供機構性的支持。這樣，他們就能確定需要關注的倫理問題，同時也能向NIH推薦需要資助的類腦器官研究領域。

頭腦風暴項目在倫少夫的日常實踐中成形。自2002年以來，她一直和哈佛大學威斯學院混合型機器人團隊和丘奇實驗室的研究團隊一起工作（她在實驗樓層有一間辦公室）。她全程參與了生物學家的研究。不僅參加每星期的研究員會議，而且還仔細研究實驗設計、閲覽新論文、參與正在進行的研究關於方法和目標的討論。

她説這是一條雙向車道。她對生物學家做的工作提出問題並且進行學習，反過來，生物學家也會更瞭解倫理學家的意見。這種日常的接觸有助於促使生物學家在他們覺得自己已經踏入、或者即將踏入道德灰色地帶時候，主動來諮詢她的意見。倫少夫説：“這是一個不斷相互學習的過程。”她還補充，這是未來類腦器官研究的方向，她稱之為“合作型倫理”（collaborative ethics）。

揚汀·倫少夫（Jeantine Lunshof） 圖片來源：Aram Boghosian

她很謹慎地把自己的角色和裁判區分開來。她説，“我不是道德警察，也不是監督員。這不是我的目的。”反之，合作型倫理指的是“科學家和我們一起工作，我們也和科學家一起工作，以來共同探尋可能的未來，發現科學家到底需要什麼”。

頭腦風暴項目與此一脈相承。它的目的不是立馬建立起一系列類腦器官研究的規範。玄仁洙認為當下“要建立整個研究規範還為時過早，還不能確定説‘這是紅線，不能越界’”。儘管他確實想通過和項目成員的討論，為以後的政策制定提供指導，但是眼前“需要道德和科學共同發展。道德不能總是被動地對科學研究作出反應，而是要儘早參與，幫助科學研究走上一條對社會負責的道路”。

儘管在頭腦風暴項目的會議中，常常會不可避免地出現關於類腦器官的意識、疼痛的感覺、自我識別以及其他令人擔憂的特性出現的討論，但這不是他們關注的焦點——畢竟這些還太遙遠。相反，倫少夫、玄仁洙和他們的同事們想要確立更直接、更值得考慮的道德問題。

玄仁洙認為，討論類腦器官的意識是很重要，“但是僅僅關注這一點就可能錯過其他更緊迫、更重要、更驚奇的問題。這些才是我們現在關心的”。

大腦之為大腦的標準

玄仁洙首先要做的，是證實科學的進程確實如它所展示的那樣。很多科學問題可能看起來並不直接與道德領域相關。但是弄清楚這些研究帶來的現實效力對確立科學倫理很重要。假如這些研究的成果沒用，那麼造成的任何傷害都是不可接受的。類腦器官是否真如科學家所説，就是大腦的模型呢？類腦器官被培育出來以後怎樣恰當地運用它？基於治療目的所做的各種不同的類器官實驗都是道德的嗎？還是説，只有在特定條件下才可以？

隨着進一步的研究，區分類腦器官和真正的大腦變得十分重要。這些區別不侷限於那些最明顯的差異，比如大小和連接性。哈佛大學保拉·阿爾羅塔（Paola Arlotta）實驗室的博士後布魯納·保爾森（Bruna Paulsen）説：“我們知道類腦器官的神經元在運轉，我們知道這些神經元互相有連接，但是這説明了什麼？”

Simon Prades

陳漢基認為“我們需要考慮一些重要的問題，比如它們究竟存在什麼類型的基礎電活動”。舉一個例子，莫特瑞和幾個同事最近引起了一場轟動，也引發了一些擔心。去年秋天，他們發佈稱類腦器官的腦電波與新生兒的大腦皮層的腦電波非常類似。但是有科學家質疑對這一結果的解釋。在人腦中，電活動依賴於解剖學結構和細胞類型，這兩者都是類腦器官沒有的。

既然沒有這樣的特點，把人腦和類腦器官的電活動做比較就會產生誤導，還會產生不必要的擔心（對莫特瑞來説，這些爭論表明了幹細胞研究者需要與人類發育、意識以及其他自己不熟悉的領域之間合作與對話）。

討論還涉及到類腦器官可以存活多長時間、怎樣在類腦器官的複雜性與可控性之間平衡，以及如何面向公眾討論這項工作（倫少夫和格里利提到公眾把類腦器官叫作“迷你大腦”。儘管之前很多科學家都接受了這種説法，但是結果引起了大眾不必要的警覺）。

玄仁洙（Insoo Hyun） 圖片來源：Insoo Hyun

研究人員如何取得類腦器官實驗的知情同意，現在也被納入了考量的範疇。生物學家和倫理學家正試圖解決這個問題：是否應該告訴研究參與者他們皮膚細胞的去處？這些細胞會轉移到多能幹細胞中，用於培養出一個類腦器官。假如告訴他們，又究竟應該告訴他們多少呢？

莫特瑞根據他最近的工作修改了知情同意書，增加了關於類腦器官以及它會產生某種特定類型的電信號的討論。他説：“我第一次碰到了一家人因此決定不參加這項研究。並不是所有人都願意往這個研究方向捐贈自己的細胞。”

究竟什麼是意識？

即便如此，類腦器官也還不夠複雜，莫特瑞仍然在繼續他雄心壯志的研究。他的研究會幫助他進一步擴展生物學和倫理學研究的版圖。莫特瑞尤其想通過監測類腦器官的電活動，設計一個特殊的實驗來追蹤潛在意識。

**目前為止，此類研究大多選擇病人模擬測試。**例如，有科學家建議，應該建立某種算法來測量昏迷病人的腦電波，以此作為意識的標誌。然後，稍作修改應用到類腦器官的電活動的研究上。

但是科學家們就這樣做是否有成效並沒有達成一致，陳漢基説：“説實話，連該怎麼做都沒什麼頭緒。”尤其在類腦器官電活動很微小的情況下。而且這樣的測量從來沒有在培養皿中或者動物身上得到證實，沒有辦法比較測量的效果。

Simon Prades

陳漢基認為，**類腦器官的主要研究已經從細胞組成、基因表達、製作章程等方面慢慢向理解電活動的方向進發。**但是“當下能做的只有測量類腦器官的電活動，看看我們能發現什麼。我認為未來五年，會有一大批關於電活動的論文出來”。

莫特瑞想要在這方面做出成績。他要做的其中一個實驗是麻醉類腦器官，然後測量它的反應。假如特定的電信號在麻醉後消失了，但是在復甦後又出現，那麼其中的含義就很有趣了（莫特瑞提到這個很謹慎，説這不過是開始，不能就此證明意識存在）。他還想培養類腦器官疼痛接受的神經，這樣就可以收集更多知覺信息，用以測試這些神經對刺激如何反應。他説，“我們不能百分之百肯定這樣做對不對”，但是這樣做“可能會幫助”他們，指出下一步的研究方向。

莫特瑞還説最近他研究出了“類腦器官意識研究進展圖”。研究人員可以通過一組用“是”或者“不是”回答的問句來掌握進度。這些問題包括：類腦有皮層嗎？皮層的電信號和腦電波相像嗎？除了皮層外還有其他結構嗎？有的話它們如何關聯？類腦能控制附屬的身體部件嗎？類腦能接收信號輸入嗎？

倫少夫説，制定一個明確的道德指南或者清晰的準則“比看起來要難得多，研究得越多就越不確定”。但是她還是對未來科學家和倫理學家的合作懷有希望，她説：“我已經實踐這項工作15年了。是的，它是有效的。”

原文：https://www.quantamagazine.org/an-ethical-future-for-brain-organoids-takes-shape-20200123/