Скупчення клітин в лабораторії спонтанно утворюють мозкові хвилі
Коли скупчення нервових клітин в лабораторних умовах стають розміром з сочевицю, вони починають випромінювати ритмічні електричні сигнали. Ці коливання мають деякі спільні риси з тими, які виявляються в мозку дітей, — пише sciencenews.org з посиланням на Cell Stem Cell.
Тривимірні сфери клітин головного мозку людини, звані церебральними органоидами, є надзвичайно спрощеними моделями людського мозку. Проте, ці прості в отриманні органели можуть запропонувати кращий спосіб вивчення того, як влаштований мозок, і що в цьому процесі може піти не так.
Такого роду скоординована електрична активність в нервових клітинах органоидов, або нейронах, виявлена вперше, — говорить Джон Гугенард, нейробіолог з Стенфордського університету, який не бере участі в дослідженні. «Нейрони ростуть і, стаючи досить зрілими, можуть почати вести себе дуже індивідуально, але тепер їх можна координувати», — додав він.
Для дослідження вчені стимулювали стовбурові клітини до формування деяких нейронів, які становлять зовнішній шар мозку. Ці коркові органели росли в лабораторних чашках, на яких були розміщені масиви електродів, надрукованих уздовж дна, що дозволило вченим контролювати електричну активність у міру розвитку органоїдів.
Через два місяці електроди почали вловлювати нейронні хвилі або колективна поведінка, яке походить від безлічі нейронів, які запускають сигнали в тандемі. До чотирьох-шести місяців електрична активність в вирощених в лабораторії клітинах досягла рівня, «ніколи не зустрічався раніше», говорить співавтор Аліссон Муотрі — нейробіолог з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. Ці сигнали говорять про те, що нейрони в органелах утворили мільярди з’єднань, говорить він.
У дев’ять місяців органели проявляли електричну активність, яка відображала активність мозку новонароджених. Математичні моделі припускають, що «органоид еволюціонує так само, як і мозок людського дитини, досягаючи рівнів, подібних рівнями новонародженого до дев’яти місяців», — говорить Муотрі.
Хоча органели можуть жити в лабораторії протягом декількох років, їх плато електричної активності — близько дев’яти місяців, каже Муотрі. Для більш повного розвитку органоїдів будуть потрібні подальші уточнення.
Ці органели — кожен приблизно в мільйон разів менше людського мозку — не мають складної комбінації клітин, які допомагають формувати нервові хвилі у людей. Муотрі і його колеги вивчають способи підвищення складності, можливо, шляхом додавання більшої кількості типів клітин або кровопостачання. І вчені стимулюють органели, доставляючи сигнали, схожі з тими, які нейрони можуть отримувати з інших областей мозку або зовнішнього світу для формування зростаючого мозку.
Дослідження «надає стартову основу для аналізу того, як формуються ці нейронні мережі», — говорить нейробіолог Марк Хестер з Національної дитячої лікарні в Колумбусі (штат Огайо). Важливо пам’ятати, однак, що ці органели є не реальною річчю, а лише моделлю, говорить він. «Це не мініатюрний мозок, за яким ми спостерігаємо».
Джерело: sciencenews.org
