这项工程壮举由约翰霍普金斯大学的研究人员领导，并在今天的科学的进步，扩大了研究人员对类器官的研究范围，包括迷你大脑——实验室培养的人类细胞球，模仿大脑的一些结构和功能。

“这为了解人类大脑的发展和运作提供了一个重要的工具，”约翰·霍普金斯大学的化学和生物分子工程师、发明者之一大卫·格拉西亚斯(David Gracias)说。“为微型生物体制造微型仪器是一项挑战，但这项发明是新研究的基础。”

自从十多年前类器官首次被创造出来以来，研究人员已经对干细胞进行了修饰，以创造小规模的肾脏、肺、肝脏和大脑。这些复杂的微型模型是用来研究器官如何发育的。研究人员将未改变的类器官与转基因、注射病毒和接触化学物质的类器官放在一起进行研究。类器官，特别是微型大脑，在医学研究中越来越重要，因为它们可以用于实验，否则就需要进行人体或动物试验。

但由于测试类器官的传统仪器是平面的，研究人员只能检查它们表面的有限细胞。格雷西亚斯说，了解类器官中大量细胞的情况将有助于了解器官的功能和疾病的进展。

他说:“我们希望从尽可能多的大脑细胞中获取信息，这样我们就能知道细胞的状态，它们是如何交流的，以及它们的时空电模式。”

人类“不是‘平坦的斯坦利’，”彭博学院环境健康与工程系的研究助理、合著者莉娜·斯米尔诺娃说。“平面测量有其固有的局限性。”

受用于检测脑肿瘤的电极点缀头盖帽的启发，该团队用带有导电聚合物涂层金属电极的自折叠聚合物小叶为脑类器官制造了微型脑电图帽。微帽包裹着整个类器官的球形，可以从整个表面进行3D记录，因此，研究人员可以在药物测试期间听到神经元的自发电通信。

该数据有望优于平板上传统电极的电流读数。

“如果你从平面上录制，你只能从3D类器官球体的底部录制。然而，类器官不仅仅是一个均匀的球体，”第一作者、化学与生物分子工程博士研究生黄琦说。“神经元细胞之间相互交流，这就是为什么我们需要它的时空映射。”

约翰霍普金斯大学布隆伯格公共卫生学院动物试验替代中心主任托马斯·哈通说，有了来自类器官的更详细的信息，研究人员可以研究消费品中使用的化学物质是否会导致大脑发育问题。

哈通说:“像杀虫剂这样的化学物质尤其值得怀疑，因为许多化学物质通过破坏昆虫的神经系统来杀死昆虫。”“阻燃剂是我们担心的另一类化学品。”

研究人员希望封盖上的读数可以减少测试化学效应所需的动物数量。哈通说，对一种化学物质进行传统测试需要大约1000只老鼠，成本约为100万美元。他补充说，类器官的结果也更有相关性，因为人类的大脑与大鼠和小鼠的大脑非常不同。

该研究的共同作者包括来自约翰霍普金斯大学的Bohao Tang, July Carolina Romero, Yuqian Yang, Gayatri Pahapale, Tien-Jung Lee, Itzy E. Morales Pantoja, Cynthia Berlinicke, Terry Xiang, Mallory Solazzo和Brian S. Caffo，雪城大学的Saifeldeen Khalil Elsayed和Zhao Qin，以及华盛顿大学的Fang Han。