Когда скопления нервных клеток в лабораторных условиях становятся размером с чечевицу, они начинают излучать ритмичные электрические сигналы. Эти колебания имеют некоторые общие черты с теми, которые обнаруживаются в мозге детей, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Cell Stem Cell.
Трехмерные сферы клеток головного мозга человека, называемые церебральными органоидами, являются чрезвычайно упрощенными моделями человеческого мозга. Тем не менее, эти простые в получении органоиды могут предложить лучший способ изучения того, как устроен мозг, и что в этом процессе может пойти не так.
Такого рода скоординированная электрическая активность в нервных клетках органоидов, или нейронах, обнаружена впервые, - говорит Джон Гугенард, нейробиолог из Стэнфордского университета, не участвующий в исследовании. «Нейроны растут и, становясь достаточно зрелыми, могут начать вести себя очень индивидуально, но теперь их можно координировать», - добавил он.
Для исследования ученые стимулировали стволовые клетки к формированию некоторых нейронов, которые составляют внешний слой мозга. Эти корковые органоиды росли в лабораторных чашках, на которых были размещены массивы электродов, напечатанных вдоль дна, что позволило ученым контролировать электрическую активность по мере развития органоидов.
Через два месяца электроды начали улавливать нейронные волны или коллективное поведение, которое происходит от множества нейронов, запускающих сигналы в тандеме. К четырем-шести месяцам электрическая активность в выращенных в лаборатории клетках достигла уровня, «никогда не встречавшегося ранее», говорит соавтор Алиссон Муотри - нейробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Эти сигналы говорят о том, что нейроны в органоидах образовали миллиарды соединений, говорит он.
В девять месяцев органоиды проявляли электрическую активность, которая отражала активность мозга новорожденных. Математические модели предполагают, что «органоид эволюционирует так же, как и мозг человеческого ребенка, достигая уровней, подобных уровням новорожденного к девяти месяцам», - говорит Муотри.
Хотя органоиды могут жить в лаборатории в течение нескольких лет, их плато электрической активности - около девяти месяцев, говорит Муотри. Для более полного развития органоидов потребуются дальнейшие уточнения.
Эти органоиды - каждый примерно в миллион раз меньше человеческого мозга - не имеют сложной комбинации клеток, которые помогают формировать нервные волны у людей. Муотри и его коллеги изучают способы повышения сложности, возможно, путем добавления большего количества типов клеток или кровоснабжения. И ученые стимулируют органоиды, доставляя сигналы, схожие с теми, которые нейроны могут получать из других областей мозга или внешнего мира для формирования растущего мозга.
Исследование «предоставляет стартовую основу для анализа того,
как формируются эти нейронные сети», - говорит нейробиолог Марк
Хестер из Национальной детской больницы в Колумбусе (штат Огайо).
Важно помнить, однако, что эти органоиды являются не реальной
вещью, а лишь моделью, говорит он. «Это не миниатюрный мозг, за
которым мы наблюдаем».
[Фото: sciencenews.org]
