Технологии

Нейробиологи вырастили в космосе мозги-горошины. Также в исследовании задействованы роботы-пауки

105

Учёные из лаборатории Калифорнийского университета в Сан-Диего использовали стволовые клетки, чтобы вырастить органоиды мозга (миниатюрные заготовки органов) и проверить на них, как развивается мозг эмбриона и формируются нейронные сети. Учёные отправили партию клеток на МКС, чтобы вырастить в невесомости органоиды и сравнить их эволюцию с земной. Научная работа опубликована в журнале Cell Stem Cell.

Органоиды выращивают из стволовых клеток, которые были преобразованы из клеток кожи человека. Клеткам нужна питательная среда, чтобы развиваться и делиться. Исследователи оптимизировали состав этой среды и добились более зрелых органоидов. Когда эксперимент идёт по плану, в микромозге формируются сотни тысяч клеток разного вида, образуются туннели и прорастают кабели нервной системы (нейронов), которую помогает сформировать иммунная система клеток.

Органоиды в растворе и робот-паук для их тестирования. Фото: Jenna Schoenefeld / The New York Times

За десять месяцев экспериментов учёным Калифорнийского университета удалось создать почти сотню органоидов, в которых фиксировалась спонтанная электрическая активность. В зрелом человеческом мозге такая активность создаётся синхронными сетями нейронов и связана с определёнными видами деятельности, например воспоминаниями. По мере роста органоидов эти мозговые волны переходили на другие частоты, что напоминало развитие мозга эмбрионов.

Учёные подключили эти органоиды к паукообразным роботам, чтобы посмотреть, как они будут обмениваться сигналами, и проанализировать их ответную нейронную активность. Так, в одном эксперименте робот использовал датчики, чтобы определить препятствие, компьютер передавал эту информацию в органоид с помощью электрических импульсов, а учёные считывали его реакцию.

«Чем ближе мы подходим к цели, тем больше у нас шансов получить мозг, способный чувствовать и испытывать боль, муки и страдания», — комментирует работу американский нейробиолог Кристоф Кох, директор Института Аллена по изучению мозга.

В июле 2019-го учёные отправили на МКС устройство, в замкнутой системе которого находились клетки в питательной жидкости. Они должны были развиваться без вмешательства человека (в лаборатории приходится вручную обновлять питательную среду). Космонавты только подключили устройство к системе питания и следят за её работой. Внутри коробки регулярно делаются снимки. Сначала поверхность клеток была скрыта пузырьками воздуха. В невесомости там образовалось несколько круглых органоидов, похожих на горошины. Результаты космического эксперимента будут известны после того, как устройство вернётся на Землю.

Первый органоид мозга из клеток кожи удалось создать шесть лет назад, теперь их выращивают по всему миру и изучают. До этого работу человеческого мозга пытались понять через тестирование нейронной активности мозга мышей и обезьян. На органоидах, например, изучают работу вируса Зика, который вызывает серьёзные повреждения в мозгах детей, и эффективность лекарств. Подобные исследования затрагивают этические вопросы: можно ли выращивать в лаборатории даже частично сознательную жизнь и не будут ли люди путать его с мозгом недоношенных детей.

0 комментариев

Написать комментарий