21.10.2019
PL EN
30.06.2019 aktualizacja 01.07.2019

Miniaturowe mózgi działają jak ludzkie

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

Aktywność elektryczna hodowanych w laboratorium miniaturowych „mózgów” (organoidów mózgowych) przypomina już aktywność ludzkiego mózgu – informuje pismo "Stem Cell Reports”.

W ostatnich latach naukowcy tworzyli małe, trójwymiarowe modele ludzkich mózgów -organoidy mózgowe. Prowadzone nad nimi badania mają pomóc w lepszym poznaniu chorób mózgu i opracowaniu skutecznych leków – łatwiej i mniejszym kosztem niż było to możliwe dotychczas przy wykorzystaniu modeli zwierzęcych, technik obrazowania i autopsji.

Organoidy wykorzystano już do modelowania chorób takich jak mikrocefalia, zakażenie wirusem Zika czy glejak. Chociaż są uproszczone, mają część architektury mózgowej kory mózgowej - która jest odpowiedzialna za wiele cech czyniących nas ludźmi - myślenie, postrzeganie, pamięć czy język.

Ale nadal niewiele wiadomo o tym, w jaki sposób neurony komunikują się ze sobą. Powinno tu pomóc stworzenie sieci neuronowych, działających podobnie jak neurony obecne w ludzkim mózgu.

Hideya Sakaguchi z Salk Institute for Biological Sciences w Kalifornii wraz ze współpracownikami z Kyoto University wyhodował z grudki komórek macierzystych organoid, którego warstwy tkanek mają strukturę podobną do kory mózgowej.

Po około trzech miesiącach naukowcy pobrali z tkanek organoidu pojedyncze komórki, aby hodować je oddzielnie w innym naczyniu. Te komórki zaczęły się organizować w klastry i tworzyć sieci z innymi pobliskimi klastrami.

Następnie naukowcy zbadali wiązanie jonów wapnia (metoda ta pozwala wykrywać aktywności neuronów) aby zobaczyć, jak i kiedy wysyłały impulsy neurony w klastrach.

Jak się okazało, początkowo neurony wysyłają impulsy pojedynczo, ale gdy tworzą sieci i połączenia z innymi neuronami, zaczynają działać w sposób zsynchronizowany. To ważne odkrycie - uważa się, że zsynchronizowana aktywność neuronalna jest podstawą różnych funkcji mózgu, w tym pamięci.

Innym ważnym odkryciem było to, że neurony czasami spontanicznie wysyłały impulsy. Możliwe, że ma to związek z rozwojem neuronów w mózgu i tworzeniem nowych połączeń. Sakaguchi uważa, że sieci neuronowe pomogą w odkrywaniu nowych leków, lepszym modelowaniu zaburzeń neuropsychiatrycznych i być może otworzą możliwość regeneracji części mózgu po chorobie lub urazie fizycznym.

Biorąc pod uwagę, że kora mózgowa odgrywa ważną rolę w ludzkiej świadomości, specjaliści od etyki będą uważnie obserwować rozwój organoidów podobnych do kory mózgowej. Jednak Sakaguchi twierdzi, że jesteśmy jeszcze dalecy od stworzenia „myślącego” mózgu. Jego zdaniem, aby stworzyć wyższe funkcje mózgu, takie jak świadomość lub myślenie, organoidy potrzebują subiektywnych doświadczeń, a także narządów zmysłów i możliwości ruchowych. Naukowiec obawia się jednak, że w przyszłości organoidy mogą się zbliżyć do osiągnięcia świadomości. (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/

Copyright © Fundacja PAP 2019