Descoperire: creierul în miniatură, care funcționează precum creierul unui bebeluș

Oamenii de știință de la Universitatea din California, San Diego au creat, cu ajutorul celulelor stem, creiere în miniatură, de aproape un milion de ori mai mici decât creierele normale, dar care au dezvoltat rețele neuronale funcționale.
Creierul în miniatură, numit organoid cerebral, este creat din celule stem pluripotente provenite de la om, ce au fost plasate într-o cultură care imită mediul de dezvoltare a creierului. Până la apariția acestei cercetări, au existat numeroase alte încercări similare de creare a unui model de organoid care să fie capabil să dezvolte rețele neuronale funcționale. Astfel de rețele apar doar atunci când neuronii devin maturi și esențiali pentru activitatea creierului. Specialiștii de la Universitatea din California au conceput o procedură mult mai eficientă de creștere a celulelor stem, inclusiv o formulă de optimizare a mediului de cultură. Grație acestor ajustări, organoizii lor au devenit mai maturi decât modelele anterioare, astfel că au putut fi demarate cercetări amănunțite.

Echipa de cercetători a crescut organoizii pentru o perioadă de zece luni, primele explozii de unde cerebrale fiind evidențiate după luna a doua de dezvoltare. Monitorizarea activității neuronale s-a realizat cu ajutorul unor tablouri cu multipli electrozi, iar semnalele emise în luna a doua au fost unele rare și de frecvență identică, un astfel de model fiind observat și în creierele umane foarte imature. Treptat, pe măsură ce organoizii au continuat să crească, semnalele au devenit tot mai frecvente, iar undele cerebrale au fost produse la frecvențe diferite, ceea ce sugerează că a existat o continuare a dezvoltării rețelelor neuronale ale organoizilor. Pentru compararea undelor cerebrale ale creierului uman aflat la început de dezvoltare și undele emise de organoide a fost utilizat un algoritm cu unde cerebrale înregistrate la 39 de copii născuți prematur.

Lucrarea cercetătorilor, publicată la finalul lunii august în revista științifică Cell Press, ar putea să ajute specialiștii să înțeleagă mai bine modul în care creierul uman se dezvoltă. Organoizii cerebrali pot fi folosiți pentru a înțelege neurodezvoltarea umană normală, dar și evoluția creierului, modelarea bolilor, screeningul medicamentelor sau pentru a informa inteligența artificială. În cadrul actualei cercetări nu au existat suficiente dovezi care să susțină ideea conform căreia organoizii ar putea avea activități mentale, modelul lor fiind unul suficient de rudimentar, fără alte structuri ale creierului. Cu toate acestea, în viitor va exista posibilitatea de a avea un model care să genereze etapele timpurii de funcționare ale unei rețele neuronale sofisticate. Totodată, există posibilitatea ca în viitor să fie obținute semnale tot mai apropiate de cele emise de creierul uman și care controlează comportamentul, gândurile sau memoria. Specialiștii își propun îmbunătățirea organoidelor și utilizarea lor pentru o mai bună înțelegere a bolilor asociate cu funcționarea deficitară a rețelei neuronale, precum epilepsia, autismul sau schizofrenia.

Sursa: Science Daily