Ağır Beyin benzeri organlar, beyin gelişiminin gizli ayrıntılarını üretir, "yapay beyin" beklenebilir
İnsan vücudu en vazgeçilmez ve en gizemli organ ise cevap insan beyni olmalıdır. Sayesinde Son derece gelişmiş ve karmaşık insan beyni Sorunsuz iletişim ve diyalog kurabilir, ahlaksız düşünebilir ve kendimizi düşünme sürecinde evrendeki kendi önemsizliğimizi fark edebiliriz.
hatta, Tüm duygularımız, üzüntülerimiz, üzüntülerimiz ve kişilik alışkanlıklarımız, ağırlığı 3 kg'dan az ve lipitlerle dolu bu hücre kütlesi tarafından belirlenir.
Ancak "CPU" hakkında çok az şey biliyoruz gibi görünüyor. İnsanlar sinir hücreleri ve model hayvanlar üzerinde çalışmış olsalar bile, beyin hakkındaki anlayışımızı büyük ölçüde derinleştirdik, ancak sonuçta, insan beyni şu ana kadar çok karmaşık. İnsan beyninin gelişimindeki birçok detay hala bir muamma.
Bugün yayında olan "Nature" dergisinin yeni sayısında Stanford'dan Dr. Pasca'nın ekibi ve Harvard'dan Dr. Arlotta'nın ekibi tesadüfen iki makale yayınladılar. İnsan beyninin gelişimi üzerine insan kök hücre-beyin benzeri organlara dayanan "yapay beyin" i tanıttı.
Öyleyse, beyin benzeri bir organ gövdesi tam olarak nedir?
Kök hücre bilimindeki ilerlemeler sayesinde bilim adamları, bazı kök hücreleri kimyasal olarak sinir hücrelerine farklılaşmaya teşvik edebilirler. Süspansiyon kültüründen sonra, bu sinir hücreleri, genellikle beyin benzeri organlar olarak adlandırılan karmaşık ve canlı sinir hücresi kümeleri oluşturabilir.
Bu beyin benzeri organlar, beynin birincil formuna sahiptir, ancak bunlar gerçek beyin değil, araştırmacılar tarafından araştırma amacıyla yapılmış basitleştirilmiş modellerdir. , Gemi modelleri gibi çeşitli modeller. Beyin benzeri organların çoğu başlangıçta hastalık araştırmalarında kullanılmıştır En tipik olanı, beynin boyutuyla ilgili bir hastalık olan Zika virüsünün neden olduğu mikrosefalidir.
Şekil | Beyin benzeri organlar
Hepimizin bildiği gibi, insan beyni karmaşık ve hassastır ve milyonlarca hücrenin birlikte çalışmasını gerektirir. Bu süreçte, İnhibitör sinir hücreleri, uyarıcı sinir hücrelerinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynar . Heyecan-inhibisyon bozukluklarının epilepsi ve otizm gibi birçok beyin hastalığının temel nedeni olduğuna inanılmaktadır.
Embriyonik gelişim sırasında ön beynin dorsal tarafında uyarıcı sinir hücreleri üretilirken, ön beynin ventral tarafında inhibe edici sinir hücreleri üretilir. Gelişimin sonraki aylarında, inhibe edici sinir hücreleri birbirlerine yaklaşmaya, kaynaşmaya, olgunlaşmaya ve bir sinir ağına entegre olmaya çalışır. . Bu süreç beyin gelişiminde önemli bir kilometre taşıdır ve daha önce hiç kimse bu süreci in vitro olarak başarılı bir şekilde modelledi.
Bu süreci in vitro olarak yeniden yapılandırmak için, Pasca'nın ekibi uyarıcı sinir hücresi ve inhibe edici sinir hücresi kümelerini farklı indüksiyonlarla elde etti. Bu iki beyin benzeri organı uygulama için bir araya getiriyorlar. İki hücre kümesi kaynaşmaya başladı ve inhibe edici sinir hücreleri, uyarıcı sinir hücresi kümesinden geçerek belirli bir konuma ulaştı ve bu süreci başarıyla yeniden üretti.
Şekil | Beyin benzeri organların füzyonu
Pasca ekibi, hastalığın inhibitör sinir hücrelerinin göçü üzerindeki etkisini gözlemlemek için somatik hücrelerden Timothy's sendromunu (hastanın otizmli olduğu genetik bir hastalık) kullanarak beyin benzeri organoidlere farklılaştı ve aynı deneyi yaptı. Sonuçlar sevindiricidir. İnhibitör sinir hücrelerini izleyerek, hastanın inhibe edici sinir hücrelerinin sağlıklı hücrelerden farklı olduğunu ve belirli bir göç yönü olmadığını buldular.
Dr. Pasca, başarılı modellemenin hastaların beyin benzeri organlarını ilaç taraması için kullanma imkanı sağladığına inanıyor. İşte soru geliyor: Bu "yapay beyinler" tam olarak nasıl gerçek insan beyni gibi?
Şekil | Şişman bir "yapay beyin"
Harvard'dan Arlotta ekibinin bu sorulara iyi bir cevabı var.
Belki de uzun vadeli kültür yoluyla beyin benzeri organların daha fazla hücre tipine farklılaşabileceğini düşünüyorlar. Uzun süre kültive etmek için, kök hücrelerin oluşturduğu minyatür embriyoları sinir indükleyici faktörler ve nörotrofik faktörler içeren bir kültür ortamına "yerleştirdiler". Bu şekilde, hücre kümeleri nispeten kısıtlamasız bir ortamda yaklaşık bir yıl boyunca yavaşça büyüdü.
Sonuçlar heyecan verici veya şaşırtıcı.
Beyin benzeri organlardaki hücre çeşitliliğini incelemek için, İnsan kaynaklarından elde edilen 31 beyin benzeri organoidde 8.000'den fazla hücrenin tek hücreli dizilimini gerçekleştirdiler ve gen transkriptom özelliklerini analiz ettiler.
Beyne benzer organlarda sadece astrositler, nöroepitelyal hücreler ve diğer bileşenlerin değil, aynı zamanda retinada dopaminerjik sinir hücreleri, ön beyin sinir hücreleri ve hatta fotoreseptör hücreleri de dahil olmak üzere çok çeşitli sinir hücrelerinin bulunduğunu buldular. Bipolar hücreler ve ganglion hücreleri. Daha fazla analiz, yukarıda belirtilen hücrelerin birden fazla alt tipinin varlığını da buldu ve Beyin benzeri organlardaki hücreler son derece çeşitlidir .
Şekil | Beyin benzeri organlar
Beyin benzeri organların büyümesinin ilk altı ayında, araştırmacılar çeşitli sinir hücrelerinin morfolojisinin yavaş yavaş olgunlaştığını ve dendritik dikenler gibi yapılar ürettiğini gözlemlediler. Bu, diğer sinir hücreleriyle bağlantı kurduklarını gösterir.
Ek olarak, Araştırmacılar ayrıca, önceden var olan retina fotoreseptör hücrelerinin, insan vücudundaki doğal büyüme sürecine çok benzeyen, çubuk hücrelerine ve koni hücrelerine daha da farklılaştığını buldular.
8 aylık büyümede, beyin benzeri hücre gövdesinde bile aktif bir sinir ağı oluşur. Beyin benzeri hücre gövdelerinde fotoreseptör hücrelerin varlığı nedeniyle, araştırmacılar bu fotoreseptör hücrelerin işlevleri olup olmadığını ve ilgili sinir ağlarını aktive edip etmediğini çok merak ediyorlar. Araştırmacılar, sinir hücrelerinin uyarıldıklarında oluşturdukları elektriksel aktiviteyi kaydetmek için sinir hücrelerinin elektriksel aktivitesini beyin benzeri hücre gövdelerine kaydeden elektrotlar yerleştiriyor.
Beyin benzeri hücre gövdesinde bir ışık demeti parladığında, içindeki fotoreseptör hücreleri çarpıcı elektriksel sinyal değişiklikleri üretir. Daha sonra, bu ışığa duyarlı hücreler ağdaki bir dizi hücreyi uyararak tüm sinir ağını aydınlattı!
Bu, beyin benzeri organların, bir dereceye kadar gerçek beyne benzer kendi kendini düzenleyen bir işlevi olan işlevsel sinir devreleri oluşturabileceği anlamına gelir. Bu sonuçlar gösteriyor Beyin benzeri organlar insan beynini birçok yönden başarılı bir şekilde simüle etti , Görünür birkaç yıl içinde gerçek bir insan beynine dönüşmeyecek olsa da, daha uzak bir gelecek gerçekten belirsizdir.
Belki bir gün insanlar "yapay beyinleri" beyinlerindeki bağlantılara göre özelleştirebilir, kendi düşüncelerini kopyalayabilir ve hatta garip bir şekilde "sonsuza kadar yaşayabilir". Bunu düşünürken korkuyor musun?
