В Япония учени успяха за първи път да възпроизведат важни човешки мозъчни вериги в лабораторни условия чрез използване на изкуствено създадени миниатюрни структури, наподобяващи части от човешкия мозък. Тази пионерска работа позволява директно наблюдение на взаимодействието между различни мозъчни области и хвърля нова светлина върху това как се формират сложните невронни мрежи в човешкия мозък.
Екип от университета в Нагоя използва човешки индуцирани стволови клетки (iPS клетки), за да създаде две отделни триизмерни структури – една, имитираща таламус, и друга – кортикална част на мозъка. След това тези органоиди били физически „сляти“ в т.нар. асемблоиди – сложни биологични структури, които позволяват различни мозъчни региони да взаимодействат помежду си, както в истинския мозък.
Изследователите установяват как нервните влакна от таламуса се разклоняват към кората, а влакна от кората – обратно към таламуса. Тези връзки формират синапси – контактни точки между невроните, които са критични за предаването на сигнали в мозъка.
Сравнявайки генната активност в обединените асемблоиди с тази в единични кортикални органоиди, учените също така установяват, че кортикалните клетки, свързани с таламуса, показват по-зрял и организиран профил на развитие. Това означава, че контактът с таламусната част подпомага нормалното узряване на кората.
Експериментите показали също, че нервната активност започва в таламуса и се разпространява в кората подобно на вълни – това създава синхронизирана невронна активност. Учените анализират три основни типа възбудителни кортикални неврони като откриват, че само тези, които изпращат сигнали обратно към таламуса, участват в синхронизирани модели на активност. Невроните, които не са свързани с таламуса, не показват такова синхронизиране.
Новият лабораторен модел представлява мощен инструмент за изучаване на развитето на човешкия мозък и на неврологични и психически заболявания. Той позволява на учените да проследят как мозъчните вериги се оформят, как комуникират и какви клетъчни механизми стоят зад нормалното и абнормното развитие.
Според авторите на изследването този подход може да ускори откриването на механизми, лежащи в основата на заболявания като аутизъм или други състояния, свързани с нарушена мозъчна комуникация, както и да подпомогне разработването на нови терапии.
Повече информация и допълнителни илюстрации може да откриете в публикуваното от Масатоши Нишимура, Шота Адачи, Томоки Кодера и Фумитака Осакада изследване.
Източници: Nagoya University; Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
📩 Абонирай се за бюлетина на Успелите
Получавай най-вдъхновяващите истории от България директно на имейла си.
