Новая мини-лаборатория для изучения мозга

Исследователи из Северо-Западного университета и Иллинойского университета в Чикаго (США) объединили самые сложные трёхмерные биоэлектронные системы с нервными клетками человека, чтобы изучить – на миниатюрной модели мозга, – как развивается этот орган и как он восстанавливается после нейротравм и нейродегенеративных заболеваний, передаёт портал EurekAlert! со ссылкой на официальный сайт Северо-Западного университета. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances

Кортикальные сфероиды, использованные в исследовании, похожие на «мини-мозг», были получены из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток – клеток, которые в процессе развития могут приобрести свою «специализацию». Используя систему трехмерного нейронного интерфейса, которую разработала команда, ученые смогли создать «мини-лабораторию в чашке Петри», специально предназначенную для изучения мини-мозга и одновременного сбора различных типов данных. 

Ученые установили электроды для регистрации электрической активности мини-мозга. Они добавили крошечные нагревательные элементы, чтобы либо согреть мозговые культуры (нейронные клетки), либо, в некоторых случаях, намеренно перегреть их, чтобы вызвать стресс. Они также включали крошечные зонды, такие как кислородные датчики и маленькие светодиодные фонари, чтобы провести оптогенетические эксперименты. Например, они ввели в клетки гены, которые позволили им контролировать нервную активность с помощью разноцветных световых импульсов.

Затем в этой мини-лаборатории ученые смогли проводить комплексные исследования тканей человека. Теоретически, считают авторы исследования, любой человек может пожертвовать ограниченное количество своих клеток (например, образец крови, биопсию кожи). Затем ученые могут перепрограммировать эти клетки, чтобы создать крошечный сфероид мозга, – генетически такой же, как реальный мозг человека. Авторы считают, что, объединив эту технологию с персонализированным подходом к медицине с использованием культур мозга, полученных из стволовых клеток человека, они смогут быстрее создавать новые и более эффективные методы лечения.

[Фото: NORTHWESTERN UNIVERSITY]