Зародыши мозга в лаборатории проявили спонтанную согласованную активность

Сегодня для медицинских и биологических исследований и тестов ученые все чаще используют органоиды — упрощенные, миниатюрные аналоги живых органов. Они содержат намного меньше клеток и не образуют всей сложной структуры настоящих органов, но ими легче манипулировать. Органоиды позволяют моделировать и изучать множество деталей, которые чересчур трудно, а то и невозможно рассмотреть на полноценных объектах. Человеческого мозга это касается в первую очередь.

Эксперименты с ним сопряжены не только с техническими, но и с этическими трудностями. И хотя выращиваемые из клеток в пробирке органоиды к мышлению и сложной деятельности неспособны, они достаточно точно имитируют многие процессы реального мозга. Авторам новой статьи, опубликованной в журнале Cell Stem Cell, удалось зарегистрировать у органоидов даже ритмическую электрическую активность, как у большого головного мозга. Такие колебания указывают на скоординированную деятельность клеток, которая возникла в ходе развития и усложнения органоида.

Элисон Мюотри (Alysson Muotri) и его коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Диего использовали стволовые клетки, получая из них органоиды коры головного мозга. Сетчатая подложка из тонких электродов позволяла постоянно отслеживать электрическую активность растущих нейронов, и через пару месяцев биологи впервые заметили слаженное срабатывание целых групп клеток. А к четырем-шести месяцам «жизни» органоид демонстрировал беспрецедентную согласованность активности нейронов, образовавших множество соединений друг с другом.

Такое увеличение скоординированности нейронов ученые проверили и у живых малышей, исследовав 39 детей, рожденных после беременности сроком от шести до 9,5 месяца. Картина оказалась такой же, как и у органоидов. Более того, к девяти месяцам эта активность клеток была уже сравнима с тем, что наблюдается у новорожденных. По-видимости, развитие органоида действительно шло тем же путем, каким развивается мозг у плода.

Однако, хотя существовать в лаборатории такие группы клеток могут до нескольких лет, дальнейшего усиления и усложнения скоординированной активности нейронов уже не наблюдалось. Ученым еще предстоит выяснить, отчего их развитие приостанавливается. Скорее всего, дело в размерах: будучи в миллионы раз меньше настоящего мозга, такие органоиды не содержат некоторые из множества типов нейронов, в том числе клетки, которые участвуют в дальней координации такой согласованной активности.