Naukowcy wyhodowali… neurony. Oto co potrafią

Badania na prawdziwych mózgach są wyjątkowo skomplikowane, aby poznać lepiej neurony — musimy wykorzystać technologie laboratoryjne. Najnowsze odkrycie japońskich naukowców może mocno namieszać w kontekście badania plastyczności neuronów, co pozwoli na stworzenie modeli uczenia się i pamięci w warunkach laboratoryjnych.

Plastyczność neuronów, czyli zdolność naszego mózgu do zmiany i adaptacji w odpowiedzi na doświadczenia, jest kluczowa dla procesów uczenia się i pamięci. W mózgu informacje są kodowane i przechowywane w postaci „zespołów neuronów” – grup komórek, które wspólnie pracują. W badaniu tego typu mechanizmów nie pomaga nam natomiast złożoność układu nerwowego. To poważna przeszkoda.

Tu na scenę wchodzą neurony in vitro. Hodowane w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych komórki są prostszym narzędziem do badania skomplikowanych procesów. Problem w tym, iż dotychczasowe metody hodowli nie odwzorowywały wiernie naturalnych połączeń między neuronami, a to ograniczało ich zastosowanie.

Dobre wieści z Uniwersytetu Tohoku

Zespół badawczy z Uniwersytetu Tohoku stworzył przełomowe rozwiązanie. Z pomocą układów mikroprzepływowych udało się odtworzyć sieci neuronalne, które bardziej przypominają te występujące w zwierzęcych mózgach. Jak to działa?

Urządzenie mikroprzepływowe to niewielki chip wyposażony w mikrokanały, które łączą komórki nerwowe. Rozmiar i kształt tych tuneli pozwala kontrolować siłę interakcji między neuronami. W trakcie eksperymentów naukowcy odkryli, iż mniejsze tunele sprzyjają tworzeniu bardziej złożonych zespołów neuronów. Neurony hodowane w tradycyjnych warunkach często tworzyły jedynie jeden zespół, podczas gdy w nowym modelu możliwe było powstanie aż sześciu. Owe zespoły mogą być dodatkowo rekonfigurowane poprzez powtarzalną stymulację, co przypomina naturalne procesy plastyczności.

Czytaj dalej poniżej

Bezcenne korzyści

Mamy do czynienia z istotnym przełomem w badaniach nad funkcjami mózgu. Neurony in vitro stymulowane w kontrolowanych warunkach mogą służyć do badania:

• Procesów uczenia się i zapamiętywania.
• Chorób neurodegeneracyjnych
• Działania leków na układ nerwowy
• Tworzenia sztucznej inteligencji inspirowanej biologicznie

Dodatkowo technologia mikroprzepływowa pozwala na modelowanie konkretnych funkcji mózgu — może to być np. przywoływanie wspomnień czy podejmowanie decyzji.

Badacze tym samym mają precyzyjną kontrolę nad sieciami neuronalnymi oraz możliwość prowadzenia eksperymentów w powtarzalnych warunkach. Poprzez to ogranicza się konieczność używania mózgów zwierząt do badań, co jest ważnym krokiem w stronę szeroko pojętej etyki. Jednakże model wciąż nie odzwierciedla w pełni złożoności prawdziwego mózgu, a koszt i skomplikowana produkcja urządzeń mikroprzepływowych to spory problem.

Co dalej?

Przyszłość neuronów in vitro maluje się mimo wszystko w raczej radosnych barwach. Badania tego typu nie tylko będą wspierać nowoczesną, skuteczną neurologię, ale też przyczynić się do lepszego poznania ludzkiego mózgu, co ostatecznie wpłynie na poprawę jakości naszego życia — tym bardziej iż żyjemy coraz dłużej, jest nas coraz więcej i ludzi chorych neurologicznie będzie przybywać: głównym czynnikiem powstawania wielu takich przypadłości jest… wiek.