Nature Communications: мозговые органоиды впервые объединили отростками нейронов
Изображение: Institute of Industrial Science, The University of Tokyo / medicalxpress.com
Ученые Токийского университета впервые объединили выращенные модели человеческого мозга с помощью длинных нейронных отростков. Согласно статье, опубликованной в журнале Nature Communications, это привело к синхронизации активности нейронов, что напоминает взаимодействие между двумя областями мозга.
Человеческий мозг функционирует как единое целое благодаря функциональным нейронным связям между различными областями. Эти связи формируются за счет аксонов — длинных отростков нейронов, протянутых от одной области к другой. В результате сегменты мозга функционируют согласованно и выполняют функции более высокого порядка. Нарушение функции и пороки развития межрегиональных связей способствуют развитию различных нервно-психических заболеваний, включая расстройства аутистического спектра, шизофрению и эпилепсию.
Материалы по теме:
Ученым из США дали Нобелевские премии по медицине:они смогли объяснить то, что сотни лет было загадкой для науки5 октября 2021
Чудесное исцеление.В России создали новый материал для быстрого заживления ран. Как он работает?25 октября 2021
Чтобы смоделировать эту связь, ученые вырастили in vitro («в пробирке») два мозговых органоида — трехмерные культуры мозговой ткани. Нейроны в церебральных органоидах демонстрируют спонтанную активность нейронов, похожую на активность в полноценном мозге новорожденного.
Большинство таких органоидов моделируют и воспроизводят лишь определенные области мозга, а аксоны в них не способны формировать пучки, которые могли бы соединить два отдельных органоида. Чтобы обойти это ограничение, исследователи разработали биологический чип, который содержит две трехмерные культуры нейронных тканей и каналы, где проходят аксоны, соединяющие оба органоида.
Оказалось, что органоиды, связанные друг с другом пучками аксонов, проявляли более сложную активность, чем одиночные органоиды или те, которые были соединены с помощью методов, которые использовались ранее. Когда исследовательская группа стимулировала пучки аксонов с помощью метода, известного как оптогенетика, активность органоидов изменилась соответствующим образом, и эти изменения продлились в течение некоторого времени.
Таким образом, пучки аксонов имеют важное значение для развития сложных нейронных сетей. Способность их выращивать улучшит исследования, нацеленные на понимание различных неврологических и психиатрических состояний.
ЖЗЛ
