研究人类神经系统的能力取决于是否有可行、准确的大脑功能模型。圣犹达研究人员现已通过结合源自人类诱导性多能干细胞的丘脑细胞和皮层细胞，创建了此类研究的模型。

丘脑皮质系统介导多种感觉和认知过程，如感知、学习和记忆。研究人员通过在培养皿中将丘脑和皮质细胞团(称为类器官)紧密靠近，开发出了一种原始人类丘脑皮质系统模型。

在这个模型中，两个类器官中的神经元都会发育并生长出长距离突起(轴突)，这些突起会延伸到对面的类器官并形成功能连接(突触)。研究人员确定，当这些突触受到刺激时，它们的电信号会长期增强和减弱，这是突触可塑性的标志，突触可塑性是某些学习和记忆形式的基础。

新的人体模型成功地与现有的动物模型进行了验证，证明了物种间的潜在机制存在差异，并强调了准确的人体模型的重要性。这些发现本周发表在《细胞报告》上。

为了研究人类模型中的神经元功能，科学家历来依赖于测量一组神经元反应的低分辨率方法，因为当时没有测量人类单细胞或突触反应的高分辨率方法。圣犹达研究人员希望解决这个问题。

“我们的目标不仅是研究神经回路，而且要真正了解人类大脑中神经元之间的交流，”通讯作者、圣犹达儿童医院发育神经生物学系医学博士 Stanislav Zakharenko 说道。“因此，我们需要在亚微米突触水平上测量单个神经元之间的活动。”