Лабораторното отглеждане на най-сложната структура в познатата Вселена може да звучи като невъзможна задача, но това не спира учените да опитват. След години работа изследователи от Обединеното кралство са култивирали един от най-сложните миниатюрни мозъци досега в плосък стъклен лабораторен съд и той всъщност успява да се държи малко по странен начин. Резултатите от техния труд са публикувани в Nature Neuroscience.
Сивото петно се състои от около два милиона организирани неврони, което е подобно на човешкия мозък на зародиш на 12 до 13 седмици. На този етап този така наречен „мозъчен органоид“ не е достатъчно сложен, за да има някакви мисли, чувства или съзнание, но това не го прави напълно инертен.
Когато се постави до парче гръбначен мозък на мишка и парче мускулна тъкан на мишка, това "петно" с размер на грахово зърно от човешки мозъчни клетки изпраща дълги, "проучващи" жилки, за да провери новите си съседи. Използвайки дългосрочна жива микроскопия, изследователите успяват да наблюдават как мини-мозъкът спонтанно се свързва с близкия гръбначен мозък и мускулна тъкан.
Харесва ни да мислим за тях като за мини-мозъци в движение, казва пред The Guardian неврологът Маделин Ланкастър от лабораторията по молекулярна биология на Съвета за медицински изследвания.
Придвижването не е единственото им умение. Тези "мини-мозъци" са и първите проби, които инициират движение на мускулите, точно както моторните неврони правят в нашите собствени мозъци. Под контрола на техния мини-мозък, изследователите забелязват видими и контролирани мускулни контракции.
Нещо повече, чрез кратко стимулиране на един от аксонните трактове екипът може да предизвика собствена силна и организирана мускулна контракция.
След 2-3 седмици съвместно култивиране, можеха да се видят плътни аксонови участъци от "органоида", инервиращи гръбначния мозък на мишката и се виждаха синапси между човешките прожектиращи аксони и невроните на гръбначния мозък на мишката, пишат авторите.
Мозъчните органоиди са едни от най-добрите инструменти за разбиране на развитието и заболяването на човешкия мозък, но култивирането им след определен етап е предизвикателство. Днес повечето мозъчни органоиди се отглеждат от човешки стволови клетки, които спонтанно се организират в структурите и слоевете, необходими за ранното развитие на мозъка.
Проблемът е, че след като този клъстер достигне определен размер, средата се лишава от хранителни вещества и кислород и спира да бъде полезна.
Настоящото изследване е едно от първите, които преодоляват това ограничение. Като нарязват органоидите и ги поставят върху пореста мембрана, изследователите се уверяват, че техните мини-мозъци могат едновременно да използват въздуха отгоре и да абсорбират хранителните вещества отдолу, като остават здрави след една година в съдовете си.
И все пак, въпреки че тези мини-мозъци в епруветка са по-сложни отвсякога, те все още са изключително малки и са далеч от пълната сложност на техните естествени човешки двойници. Въпреки това авторите се надяват, че успехът на техния нов подход ще ни позволи да моделираме мозъчните заболявания по-подробно отвсякога.
Например това отваря вратата за изследване на състоянията на неврологичното развитие на corpus callosum (първичната комисурална област на мозъка, състояща се от участъци от бялото вещество, които свързват лявото и дясното мозъчно полукълбо), дисбаланси на невронни вериги, наблюдавани при епилепсия, и други дефекти, при които се смята, че свързаността играе роля, като например при аутизъм и шизофрения.
