«Мини-мозги», выращенные в лаборатории, производят электрические импульсы, похожие на импульсы недоношенных детей⁠⁠

«Мозги из пробирки» впервые спонтанно произвели электрические импульсы, похожие на импульсы недоношенных детей. Данное обстоятельство может позволить изучать раннее развитие мозга.

Фото: Muotri Lab/UC San Diego

Культуры нейронов могут самоорганизоваться в пространстве в структуры, которые встречаются в мозге, однако с этой технологией связан ряд этических и философских проблем. Например, может ли искусственно выращенный мозг обладать сознанием?

Группа исследователей под руководством Элиссон Муотри (Alysson Muotri) из Университета Калифорнии, Сан-Диего, «уговорили» человеческие стволовые клетки сформировать ткань коры головного мозга. Они вырастили сотни культур тканей мозга на протяжение 10 месяцев и проверили клетки, чтобы удостовериться, что в них экспрессируются те же гены, что и в развивающемся мозге человека.

Муотри и его коллеги непрерывно регистрировали электрические импульсы, или электроэнцефалограммы (ЭЭГ), на поверхности «мини-мозгов». Через шесть месяцев после начала эксперимента ткани производили электрические импульсы чаще, чем в предыдущих подобных исследованиях, что удивило группу учёных.

Картина ЭЭГ также была неожиданной. В зрелом мозге нейроны формируют сети, которые производят импульсы с предсказуемыми ритмами. Но ткани показали нерегулярные паттерны ЭЭГ, что отражает хаотические вспышки синхронной активности, наблюдаемой в развивающемся мозге. Когда исследователи сравнили эти ритмы с ЭЭГ недоношенных детей, они обнаружили, что паттерны тканей были сходны с теми, что характерны для младенцев, рождённых на 25-39 неделях.

По заявлению Муотри, «мозги из пробирки» не вполне похожи на реальный человеческий мозг, так как у них нет тех типов клеток, которые находятся в коре головного мозга, а также они не связаны с другими участками мозга.

Однако, его группа планирует увеличить продолжительность выращивания тканей, чтобы понять, будут ли они и дальше созревать. Исследователи также планируют изучить, будут ли ткани вести себя как нормальная кора головного мозга, если их связать с тканями, имитирующими другие участки мозга.

Учёные надеются, что такие ткани позволят изучать нарушения развития мозга, такие как эпилепсия и аутизм. Кроме того, изучение возникновения паттернов ЭЭГ поможет понять, за счёт чего этот процесс протекает в развивающемся мозге.

С другой стороны, схожесть электрических импульсов «мозга из пробирки» и мозга недоношенного ребёнка ещё не означает, что эти импульсы возникают одинаково, считает Самса Ванхатало, нейрофизиолог Хельсинского Университета, разработавший базу данных младенческих ЭЭГ, с который и сравнивала группа Муотри активность выращенных тканей. Доказать, что причина и способ возникновения импульсов идентичны, будет крайне сложно, поскольку пока что сведения об устройстве мозга детей на данный момент крайне скудны. У тканей может не быть некоего ключевого компонента, который является причиной паттернов ЭЭГ в реальном мозге.

Тем не менее, исследования в этом направлении поднимают этические вопросы: могут ли ткани, выращенные в лаборатории, развить сознание? Пока что невозможно точно определить, обладает ли ткань сознанием, ведь пока ещё нет универсального способа определить наличие сознания у взрослых, не говоря уже о детях.

Муотри готов приостановить проект, если обнаружится, что ткани развили самосознание, но пока что они очень примитивны. На данном этапе никто не может сказать, насколько перспективна и опасна эта процедура, считает он.

Источник: Nature.

Исследование: https://doi.org/10.1101/35862