Ученые впервые создали 3D-модель нервной системы на основе стволовых клеток — Naked Science
11.12.2019
4 минуты
Полина Гершберг
6791

Ученые впервые создали 3D-модель нервной системы на основе стволовых клеток

Структуры, полученные американскими биоинженерами, могут стать основой для биологических процессоров и компьютеров.

Биогибридная нервная ткань на стеклянном стержне
Биогибридная нервная ткань на стеклянном стержне / © Kandel, Bashir, Pagan-Diaz, Ramos-Cruz et al, Proceedings of the National Academy of Science, 2019

Исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне сумели создать живую биогибридную нервную ткань из стволовых клеток, чтобы разработать трехмерную модель нейронных сетей. Это поможет ученым лучше понять работу мозга и нейросетей. Статья об их работе опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Science.

Изучить функционирование головного мозга на живых людях сложно, поэтому создание подобных моделей невероятно важно для ученых. Это дает возможность, например, изучить процессы формирования нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Для создания трехмерной модели нервной ткани ученые использовали гидрогели и фибрин — белок, составляющий основу тромбов при свертывании крови. Эти материалы позволяют сформировать структуры миллиметрового и сантиметрового масштабов произвольной формы. Активируется такая искусственная нервная система под воздействием синего света. Использование подобных структур поможет ученым анализировать сложные формы поведения в головном мозге и хотя бы частично отказаться от экспериментов на животных.

Различные структуры, созданные учеными из нервной ткани / © Kandel, Bashir, Pagan-Diaz, Ramos-Cruz et al, Proceedings of the National Academy of Science, 2019

Созданные учеными модели содержат в себе сотни и тысячи нейронов, имитирующих популяции клеток, которые есть в живых организмах. «Развивая методы биопроизводства [подобных структур], мы можем уловить множество процессов, проходящих in vivo, — говорит один из авторов исследования Желсон Паган-Диас. — Как только мы сможем это доказать, мы будем способны имитировать морфологию мозга».

Применение моделей, созданных учеными, не ограничивается изучением нейронных процессов вне живых организмов. «Если мы сможем контролировать взаимодействие этих нейронов друг с другом, обучить их с помощью оптогенетических методов и запрограммировать, то с их помощью можно будет выполнять инженерные функции, — говорит соавтор работы Рашид Башир. — В будущем <…> мы сможем создавать биологические процессоры и компьютеры, похожие на человеческий мозг».

Ранее ученые из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл обнаружили нейроны, которые могут способствовать перееданию. Их коллеги из Стэнфордского университета определили нервные клетки, вызывающие неприятные эмоции в ответ на боль.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 14:48
26 минут
Александр Березин

Земная атмосфера 2,7 миллиарда лет назад состояла в основном из углекислого газа — и было его там до тысячи раз больше, чем сегодня. При этом азота почти не было, хотя сегодня его в воздухе 78%. Выходит, наша газовая оболочка по составу была близка к марсианской. Как ни странно, эти дела давно минувших дней актуальны для ответа на вопрос о будущем выживании человечества. Похоже, предсказание Стивена Хокинга о гибели всего живого из-за превращения Земли в Венеру не сбудется. Разбираемся, почему так и как одно связано с другим.

Вчера, 13:56
4 минуты
Илья Ведмеденко

Американские военные пришли к выводу, что новейший эсминец можно эксплуатировать в условиях больших волн. Безопасность корабля в значительной степени объясняется его конструкцией, обеспечивающей малозаметность.

4 часа назад
24 минуты
Александр Березин

Недавняя научная работа предрекла серьезную эпидемию коронавируса 2019-nCoV. Согласно ей, 95% зараженных еще не зарегистрированы властями, а значит, через пару недель в одной Ухани будут сотни тысяч заболевших. При наблюдаемой смертности от вируса в 2,36% — это многие тысячи погибших. На самом деле, новая работа скорее «ловит хайп» или, если угодно, пытается держать мир настороже, чем описывает реальную эпидемию. Последние данные по заразности коронавируса показывают: он действительно неблестяще передается от человека к человеку. Для эпидемии в Китае этого достаточно, но большое число жертв за пределами этой страны маловероятно. Выясняем почему.

25 января
3 минуты
Денис Гордеев

Вирус, который уже унес жизни 41 человека, породил новую волну популярности игры 2012 года.

24 января
35 минут
Александр Березин

Новый коронавирус — «родственник» старой атипичной пневмонии — уже привел к смерти 26 человек. Считается, что им может быть заражено несколько тысяч. И точно известно, что эпидемия вышла за пределы Китая. Но это не повод впадать в панику. Мы собрали всю известную информацию и попробовали ответить на главные вопросы о новой болезни.

Позавчера, 14:48
26 минут
Александр Березин

Земная атмосфера 2,7 миллиарда лет назад состояла в основном из углекислого газа — и было его там до тысячи раз больше, чем сегодня. При этом азота почти не было, хотя сегодня его в воздухе 78%. Выходит, наша газовая оболочка по составу была близка к марсианской. Как ни странно, эти дела давно минувших дней актуальны для ответа на вопрос о будущем выживании человечества. Похоже, предсказание Стивена Хокинга о гибели всего живого из-за превращения Земли в Венеру не сбудется. Разбираемся, почему так и как одно связано с другим.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

25 января
3 минуты
Денис Гордеев

Вирус, который уже унес жизни 41 человека, породил новую волну популярности игры 2012 года.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: