То тут, то там мелькает информация о том, что мозг человека уникален. Мы знаем это и без информации, получаемой от СМИ, но они постоянно приводят результаты каких-то исследований, которые дополнительно это подтверждают.
На основании этой информации можно сделать вывод, что воспроизведение мозга или невозможно, или является крайне затруднительным на современном этапе развития науки. Группа ученых доказала обратное и смогла вырастить в лаборатории почти полноценный мозг.
Органоиды коры головного мозга выращивались сотрудниками лаборатории на специальных чипах, которые могли фиксировать активность для получения более точных данных без необходимости проведения дополнительных сложных работ. Также был минимизирован риск повреждения материала, неизбежный при проведении измерений.
Можно спорит с этим, но наш мозг действительно интересная штука
Органоид — искусственно выращенные специализированные клеточные структуры
Рост клеток поддерживался в течение десяти месяцев, и за это время ученые собрали очень большое количество интересных данных.
Как вырастить мозг
Технология выращивания органоидов дает возможность программирования клеток таким образом, что из них можно вырастить маленькую модель мозга. Да, эти мозги получаются очень маленькими и не могут являться полноценным органом, как правило, их размер не больше горошины, но функционирует модель почти так же, как настоящий мозг.
Такой искусственный мозг не только содержит свойственные настоящему мозгу слои нейронов, но и имеет активность, которая позволяет понять многие процессы, происходящие в этом основополагающем органе.
Тем не менее, назвать такой искусственно выращенный мозг настоящим нельзя. Он только до определенного момента может быстро расти и развиваться так, как развивается настоящий мозг. После определенного момента ему начинает не хватать питания кислородом, которое в обычной ситуации обеспечивается за счет кровеносных сосудов. В результате, после определенного момента, искусственный мозг перестает достоверно воспроизводить процессы, которые изучают ученые.
Связи в мозге — это то, что и делает его центром управления человеком
Как мозг проявляет активность
Начальные признаки активности искусственного мозга проявляются в конце второго месяца роста. Со временем активность становится все сложнее, что соответствует росту и развитию живого мозга. При достижении десятимесячного ”возраста” активность выращенного образца очень похожа на активность мозга эмбриона человека через 10-16 недель после зачатия.
Подобные исследования и выращивание мозговых клеток проводились и ранее, но только сейчас ученые смогли сделать это настолько аккуратно и точно, что активность выращенных нейронов оказалась аналогичной таковой у недоношенных детей. Такое сходство стало возможно из-за того, что нейронные связи со временем перестраивались и, меняя свою структуру, обрастали большим количеством клеток и начинали общаться между собой. В итоге, ”мозг из пробирки” похож на человеческий не только разнообразием нейронов, но и их электрической активностью.
Исследователи проанализировали 15990 клеток, которые относились к одному из основных классов:
- клетки-предшественники
- промежуточные клетки
- глиальные клетки
- глутоматергические клетки
- ГАМК-ергические клетки
Последние обычно встречаются в коре головного мозга приматов, но по мере проведения опыта клетки не только перестраивались, но и менялось их соотношение. Это свойственно для развития мозга во время взросления.
Как ученые исследуют мозг
Для получения результатов исследования ученые 4 раза за 10 месяцев отбирали образцы для РНК-сканирования. Так они изучали активность, свойственную для разных типов нервной ткани.
Немного идеализированное изображение мозга, но смотрится это красиво
Как уже было сказано выше, органоиды выращивались на специальных мультиэлектродных чипах. Только так можно собирать информацию о нейронной активности, не травмируя клетки. Чипы улавливают электрические импульсы и записывают их в виде ЭЭГ (электроэнцефалограммы).
Человеческий мозг в результате взросления немного меняет тип ЭЭГ. Суть проста — чем старше мозг, тем меньше паузы между вспышками активности нейронов. Чипы, на которых выращивались органоиды, зафиксировали аналогичную активность.
Чтобы удостовериться, что деятельность мозга действительно можно изучать на основании органоидов, ученые попытались научиться определять их возраст по ЭЭГ. Для этого на помощь, как обычно, призвали нейросети. Их научили определять возраст человека по ЭЭГ, после этого предложили поработать с выращенными образцами. В результате они получили дополнительное подтверждение того, что органоиды развиваются так же, как и настоящий мозг. Особенно хорошо нейросеть справлялась с более ”взрослыми” образцами.
Нейроны всегда вызывали интерес ученых
Зачем нужен искусственный мозг
Исходя из того, что ученые не просто создали искусственный мозг, который может работать как настоящий, но и подтвердили, что метод не является ошибкой, можно сказать, что мы получили отличный инструмент для изучения нашего главного органа.
Если ученый изучает мозг и думает мозгом, получается, что мозг изучает мозг? То есть, сам себя?
Такой способ исследования позволит получить гораздо больше информации без необходимости изучения человеческих образцов. Кроме этого, к искусственному мозгу можно применять некоторые методы исследования, неприменимые для человека. Можно даже создавать ткани с мутациями для изучения того, как они влияют на развитие человека и человечества в целом. В интересное время мы живем. Согласны?
