Ученые связали искусственно выращенные клетки мозга пучковыми аксонами
Японские и французские исследователи разработали методику соединения выращенных в лабораторных условиях тканей, имитирующих клетки человеческого мозга. Теперь они соединяются между собой с помощью аксональных пучков, как в настоящем мозге. Мозговые органоиды, связанные с пучками, проявляли более сложную активность, чем те, что были соединены между собой прошлыми методами. Результаты ученых помогут лучше понять формирование и изменение нейронных сетей человека. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Изучение развития и функций мозга — сложная задача. Исследователи ограничены в использовании животных образцов из-за различий в структуре мозгов, а клетки, выращенные искусственным путем в лаборатории, часто лишены связей, характерных для человеческого органа. Именно эти связи важны для многих функций мозга.
Японские и французские ученые решили создать мозговые схемы в лабораторных условиях. Они разработали «нейронные органоиды» — экспериментальную модельную ткань, в которой стволовые клетки человека превращаются в трехмерные структуры, имитирующие мозг. Чтобы еще лучше воссоздать орган, исследователи соединили органоиды пучками аксонов.
«В однонейронных органоидах, выращенных в лабораторных условиях, клетки проявляют относительно простую электрическую активность. Когда мы соединили два нейронных органоида с аксональными пучками, мы увидели, как эти связи генерируют и синхронизируют паттерны активности между органоидами, демонстрируя некоторое сходство со связями между двумя областями мозга», — рассказал Томоя Дуэнки, соавтор исследования из Токийского университета.
Органоиды, соединенные с аксональными пучками, проявляли более сложную активность, чем те, что были соединены прошлыми методами или находились отдельно от всех. Также ученые протестировали на органоидах оптогенетическую стимуляцию — они воздействовали на нервные клетки светом с определенной длиной волны. Активность органоидов изменялась в соответствии со стимуляцией и показала пластичность связи.
Исследование показало, что пучки аксонов повышают функциональность органоидных цепей. По словам авторов, разработанная модель позволит точнее изучить развитие и функции макроскопических нейронных цепей в мозге человека.