养出个大脑
大脑运行依然成谜
大脑堪称进化史上的奇迹，而人类对其知之甚少。
人脑对信息的并行处理能力非常优秀，大脑中数百亿个神经元可以同时处理多种信息。一个匆忙的保险经理在上班路上可以一边跟客户讲解保险，一边端着手上的豆浆不让它洒出来，一边抽空咬一口包子，还能时刻注意前方和身边避让同样匆忙赶路的路人。在此过程中，大脑需要同时调控视觉、运动、语言、咀嚼、吞咽等功能。要知道就连我们看来最简单的走路这个动作，目前最先进的机器人也无法100%模仿，而大脑却可以轻而易举地同时进行多项任务。
人脑还有很强的神经可塑性。亚里士多德认为，人类的记忆力就像蜡，热（年轻）的时候可塑性很强，冷（衰老）后就变硬，很难记住东西。这种观点被大量实验推翻了，因为老年人也可以通过向大脑输入大量学习资料来提高思维能力和记忆力。例如，英国有一位七旬老人，当众完整背诵了1万多行的长文《失乐园》。
人脑的容错性也极强。阿尔茨海默病是目前困扰老年人的一大神经退行性疾病。20世纪80年代，一些科学家从老年人的尸检报告中发现了奇怪之处：一些尸体的大脑明明已经出现了阿尔茨海默病的病理特征，但死者生前却没有表现出相应的症状。
一些科学家猜测：如果把大脑解决问题的神经通路比作公路，那么不同的人大脑中的“公路”数量是不同的，即便两个人大脑中“公路”数量相差无几，“公路”之间的信息传输效率也有高低差别——有的公路狭窄多弯，有的却宽阔笔直。那么，那些大脑已经出现损伤、却没有表现出症状的人，其大脑有更多“公路”，也就是思维工具，即便其中一些“公路”损坏无法通行，其他“公路”依然能够通行。
因为大脑如此神奇，所以破解大脑奥秘对科学家充满了诱惑。然而，迄今几乎所有的脑科学研究都是建立在动物大脑（尤其是果蝇、斑马鱼、小鼠、猪等动物）基础上进行的，在动物大脑实验中得到的结果，并不一定能重现在人类大脑上。
好消息是，随着干细胞技术的出现，我们可以在特定条件下利用体细胞培养出特定的器官或组织，其中利用多能干细胞培养出来的人脑被称为“类人脑”。
精神分裂症患者的大脑里发生了什么？
1809年，法国科学家皮耐勒发表了历史上第一篇关于精神分裂症的学术报告，并指出精神分裂症不是当时普遍认为的鬼上身所致，而可能是一种受遗传基因影响的脑部疾病。
精神分裂症患者的初次发病一般都在20岁左右，这种精神疾病或多或少困扰着全世界1%的人。随着对精神分裂症的研究不断深入，科学家发现，早期发育中的某些异常会增大患精神分裂症的风险，甚至有些影响从胎儿在子宫内时就已经产生了。看来，要想彻底搞清楚胚胎发育过程中的哪些因素会提高日后患上精神分裂症的可能性，科学家就不得不获取正在发育中的人脑，而这个方案在伦理上是行不通的，好在，类人脑出现了。
2019年，两位美国科学家在培养皿中培养出了一颗颗“小汤圆”——类人脑。一开始，许多科学家并不看好类人脑，认为这些“小汤圆”只能反映分娩前胎儿大脑的情况，也是大脑最初期、结构和功能最简单的阶段。不过，后来的研究表明，当类人脑生长到9个月时，具有和婴儿大脑非常接近的发育模式。看来，精神分裂症这类困扰了医学界数百年的大脑疾病，其发病过程也许可以在类人脑上重现，我们或许能首次全程记录精神分裂症在大脑中的发展过程。
2021年，科学家从21名精神分裂症患者大脑中提取了脑细胞，并通过干细胞诱导法，培育出了一些类人脑，它们可以模拟人脑发育最初三个月中的变化。科学家发现了这些迷你大脑的共同点：BRN2（一种神经转录因子）和PTN（多效生长因子）这两种对大脑发育至关重要的因子表达不正常。
科学家还发现，这些类人脑在发育初期产生了过量的内皮细胞。如果大脑血管中存在过多内皮细胞，那么大脑对普通感染就会过度反应，从而引发高强度的局部炎症，影响大脑功能，而这可能也是精神分裂症患者出现妄想等症状的原因之一。
自闭症研究，类人脑立大功
攻克自闭症治疗难题是研究大脑的重要目标之一。患有自闭症的儿童好像活在自己的世界里，几乎不关心周围的人和事，他们中有的会重复一些动作，这让他们看起来就像小怪人，从而难以被社会接受。
男孩似乎比女孩更容易患自闭症。在全世界范围内，男孩患上自闭症的风险是女孩的4～5倍，这点引起了不少科学家的注意。他们猜测，男孩和女孩的大脑发育过程是不同的。
研究表明，男孩大脑中负责合成小胶质细胞的基因活性比女孩的高。小胶质细胞相当于大脑的免疫细胞，修剪神经元之间的连接是小胶质细胞的重要作用之一。就像园艺师修剪花草树木一样，恰当的修剪可以提高大脑的运行效率，让神经元传递路径更高效。但如果修剪过度，大脑神经元之间的连接便不够充分，就可能引发自闭症。
那么，是不是只要抑制与小胶质细胞相关的基因，让它们不要过度表达，就能有效预防自闭症呢？很可惜，这样做还远远不够，因为目前的研究证实，有数百个基因会不同程度地引发自闭症，而且这些基因如何导致大脑发育异常、从而引发自闭症还是个谜。好消息是，2022年2月，科学家在该领域取得了重大突破。
他们发现，尽管引起大脑发育异常的基因有好几百个，但它们影响的神经元和引起的神经发育改变只有那么几种。通过培养类人脑并测试不同的基因突变对大脑的影响，科学家从数百种基因突变中总结出了共同点：某些神经元发育的先后顺序出错了。科学家解释说，我们的大脑皮质（大脑中负责高级认知功能的脑区）是以非常精细的结构一步步发育形成的，每种类型的神经元都有自己特定的发育顺序。如果一些神经元太早或太迟发育，那么就会改变神经元之间的连接模式。
类人脑的出现，大大方便了科学家研究大脑发育过程中神经元出现的顺序和发育程度，这在以前是难以办到的。
随着传统计算机芯片的运算能力不断逼近极限，一味增加功耗和算力已无法带来计算科学方面的突破，研究类脑计算就成了当务之急，也就是说，让计算机以类似大脑的运作机制来运行。类人脑的出现，为人类破解大脑运行奥秘提供了有力工具。我国某公司就推出了自主研发的类脑计算芯片，它融合了计算能力快而准确、人脑高抗噪声性等优点，非常适合处理人工智能计算问题。
1906年诺贝尔生理学或医学奖获得者、西班牙病理学家圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔曾坦言：“只要大脑的奥秘尚未大白于天下，宇宙仍将是个谜。”人类如果不能彻底地认识自身，就不能真正地了解世界。类人脑的出现，让科学家离彻底认识自身和宇宙的目标又近了一步。