Czasopismo naukowe Nature.comzgłasza ciekawy eksperyment. Mini-mózgi wyhodowane na płytce hodowlanej po raz pierwszy spontanicznie wytworzyły ludzkie fale mózgowe, a wzorce ich aktywności elektrycznej wydają się podobne do tych obserwowanych u wcześniaków. Ten postęp może pomóc naukowcom badać wczesne etapy rozwoju mózgu. Badania w tej dziedzinie są powolne, po części dlatego, że trudno jest uzyskać próbki tkanki płodu do analizy, a badanie płodu w macicy jest prawie niemożliwe. Wielu badaczy zaczęło wiele oczekiwać od tych „organoidów”, które hodowane jako kultury 3D mogą rozwinąć niektóre złożone struktury widoczne w mózgu. Ale ta technologia rodzi również pytania o etykę tworzenia miniaturowych organów, które mogą rozwijać świadomość.
W tej części organoidu mózgu, bardziej dojrzałe neurony korowe można zobaczyć na zewnętrznej krawędzi struktury. Zespół naukowców pod kierunkiem Alysson Muotri, neuronaukowca z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, zaindukował ludzkie komórki macierzyste do tworzenia tkanki z kory, regionu mózgu, który kontroluje procesy poznawcze i interpretuje informacje sensoryczne. Naukowcy hodowali setki organoidów mózgowych przez dziesięć miesięcy i testowali poszczególne komórki, aby potwierdzić, że wyrażają one ten sam zestaw genów, co w typowym rozwoju ludzkiego mózgu. Grupa zaprezentowała swoje prace na konferencji Society for Neuroscience, która odbyła się w tym miesiącu w San Diego. Naukowcy konsekwentnie rejestrowali wzorce aktywności elektrycznej, elektroencefalogram (EEG), wzdłuż powierzchni mini-mózgów. Po sześciu miesiącach organoidy zaczęły aktywować się szybciej niż inne wcześniej utworzone organoidy mózgowe.
W dojrzałych mózgach neurony tworzą zsynchronizowane sieci, które aktywują się z przewidywalnymi rytmami. Ale organoidy wykazywały nieregularne wzorce elektroencefalograficzne, które przypominały chaotyczne wybuchy zsynchronizowanej aktywności elektrycznej, które występują podczas rozwoju mózgu. Kiedy naukowcy porównali te rytmy z EEG wcześniaków, odkryli, że modele organoidalne naśladują te dzieci urodzonych 25-39 tygodni po zapłodnieniu.
Mówi Muotri, że organoidy są dalekie od bycia ludzkim mózgiem. Nie zawierają wszystkich rodzajów komórek znajdujących się w korze, a obwody nie łączą się z innymi regionami mózgu.
Ale teraz jego zespół pracuje nad dłuższą hodowlą organoidów i sprawdzeniem, czy nadal będą dojrzewać. Naukowcy chcą również zbadać, czy struktury te działają jak normalna kora, łącząc je z organoidami, które symulują inne części mózgu lub ciała.
„To naprawdę fascynujące i bardzo zaskakujące” - mówi Hongjun Song, neurobiolog z University of Pennsylvania w Filadelfii. Dodaje, że chociaż praca jest wstępna, podobieństwa do zapisów EEG dzieci wcześniaków sugerują, że organoidy mogą być przydatne do badania zaburzeń rozwoju mózgu, takich jak epilepsja czy autyzm.
Song uważa również, że badanie pochodzenia śladów EEG w organoidie mogłoby pomóc badaczom zrozumieć, w jaki sposób rytmy EEG pojawiają się w rozwijającym się ludzkim mózgu.
Ale nie wszyscy się z tym zgadzają. To, że fale mózgowe organoidów przypominają przedwcześnie urodzone dzieci, nie oznacza, że robią to samo, mówi Sampsa Vanhatalo, neurofizjolog z Uniwersytetu Helsińskiego, który opracował bazę danych EEG dla dzieci używaną przez Muotri do porównania z pomiary uzyskane z organoidów.
Udowodnienie, że tak jest, będzie trudne, ponieważ naukowcy niewiele wiedzą o tym, w jaki sposób mózgi dzieci są „połączone” - mówi Arnold Kriegstein, neurolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco. Dodaje, że organoidy mogą nie mieć kluczowych składników, które determinują wzorce EEG w prawdziwym mózgu.
Projekt rodzi jednak pytania natury etycznej, czy organoidy mogą rozwinąć świadomość, mówi neuronaukowiec Christof Koch, prezes i dyrektor naukowy Allen Institute for Brain Science w Seattle w stanie Waszyngton. „Im bardziej zbliżają się do wcześniaka, tym bardziej muszą się martwić”.
Ale Koch przyznaje, że trudno jest wiedzieć, kiedy organoid jest przytomny, ponieważ badacze nawet nie zgadzają się co do tego, w jaki sposób można zmierzyć świadomość u dorosłych lub kiedy pojawia się u niemowląt.
Muotri mówi, że gdyby istniały dowody na to, że organoidy stały się samoświadome, rozważyłby przerwanie projektu; ale teraz są bardzo prymitywne. „Na tym etapie znajdujemy się w bardzo szarej strefie i nie sądzę, aby ktokolwiek miał jasną wizję potencjału tych badań”.
źródło: https://www.nature.com/articles/d41586-018-07402-0