Текст уведомления здесь

Искрят как настоящие

Ученые обнаружили у человеческого мозга, выращенного «в пробирке», такую же активность, что и у мозга недоношенного младенца

Группа ученых из Университета Калифорнии вырастила в чашке Петри кусок коры головного мозга человека и впервые зафиксировала в нем электрическую активность, похожую на активность мозга младенцев, родившихся недоношенными. Корреспондент «Чердака» выяснил, в чем особенность этого открытия.
Добавить в закладки
Комментарии

Мозг и ритмы

Нейробиологи уже давно выяснили, что формирующийся мозг испускает спонтанные электрические импульсы. Не до конца понятно, почему это происходит, но ясно, что электрическая активность — признак живой ткани. При этом в раннем младенчестве, пока связи между нейронами только формируются, их электрическая активность довольно хаотична, без явно выраженных паттернов. Зато мозг взрослого человека «пульсирует» весьма ритмично, и эти «передачи», получившие названия альфа-волн (в полосе частот от 8 до 14 Гц), бета-волн и так далее до лямбды, отличаются по частоте и амплитуде волн.

Вообще, связь разных ритмов мозга с разными состояниями сознания, типами поведения, психическими отклонениями и даже отдельными категориями мышления сама по себе давно не новость. Например, бета-ритм фиксируется, когда человек бодрствует и концентрирует на чем-то внимание, а вот дельта-ритм (медленные волны) наблюдается, когда мы спим. По причине такой связи электрические колебания мозга — возможный признак процесса, во время которого группы нейронов продуцируют сознание и поведение наблюдаемого животного. Эксперименты на новорожденных мышах показали, что определенные паттерны мозговой активности появляются у них непосредственно до и сразу после рождения. Однако зафиксировать, когда именно возникает электрическая активность мозга у эмбрионов человека, практически невозможно — из-за технических сложностей и юридических тонкостей, так что мы до сих пор не понимаем, как формируется мозговая активность у людей и в какой момент это начинает происходить.

Подсвеченные флуоресценцией кортикальные нейроныФото: Shutterstock

Мозги в чашке

А теперь вот группа нейробиологов из Университета Калифорнии сделала новый шаг к пониманию электрической активности мозга человека. Выращенные ими нейроны коры головного мозга впервые испустили электрический сигнал, похожий на сигнал живого человеческого мозга. Группа под руководством доктора Алиссона Муотри взяла плюрипотентные стволовые клетки от взрослого человека и вырастила из них в чашках Петри сотни культур нейронных клеток коры головного мозга, которая занимается познанием и обработкой сенсорной информации. Культура выглядит как уменьшенная трехмерная модель настоящей коры, воспроизводя ее структуру как на уровне клеток, так и на уровне молекулярных процессов. Взяв на пробу отдельные клетки, ученые подтвердили, что там экспрессируется тот же набор генов, что и в настоящих развивающиеся клетках мозга. В течение всего времени роста клеток ученые методом электроэнцефалографии (ЭЭГ) фиксировали электрическую активность на их поверхности. Через шесть месяцев наблюдения одна из клеточных культур начала испускать электрические импульсы с более высокой частотой, чем другие образцы «мини-мозгов», что очень удивило команду.

Группа нейронов коры мозга, выращенная в чашке Петри, показывала необычные паттерны ЭГГ. Решив проверить, на что это может быть похоже, ученые применили нейросеть, которую обучили отличать друг от друга электроэнцефалограммы разных мозговых ритмов на разных стадиях развития мозга. Оказалось, что паттерны электрической активности выращенных в чашке «мини-мозгов» совпадают с активностью мозга младенцев, рожденных на 25—39 неделе после зачатия, то есть недоношенными. До сего момента у ученых не было свидетельств того, что искусственно выращенные структуры могут создавать нейронную активность, похожую на активность человеческого мозга, пусть и недоразвитого.

Ходжин Сан, нейробиолог из Университета Пенсильвании, считает, что такое сходство показывает, что органоиды вполне можно использовать, чтобы изучать расстройства развития мозга, такие как эпилепсия или аутизм. Кроме того, с их помощью можно изучать, как в принципе возникают ЭЭГ-ритмы в человеческих мозгах.   Сампса Ванхалато, нейрофизиолог из Университета Хельсинки говорит, что, если мини-мозги испускают те же волны, что и мозги младенцев, это вовсе не значит, что они и функционируют так же. А доказать это будет крайне сложно, потому что ученые в принципе мало знают о том, как устроены мозги младенцев. Вопрос, могут ли такие искусственные мозги развить сознание, хоть и встает, но непонятно, как на него отвечать, поскольку ученые до сих пор не могут определить, что, собственно, считать сознанием у взрослых и когда оно появляется у детей.  Как говорит сам руководитель исследования Алиссон Муотри, выращенные клетки коры даже не близки к тому, чтобы стать настоящим человеческим мозгом. Они не содержат все виды клеток, содержащихся в коре, и не соединены с другими регионами мозга.

Сотрудник кафедры высшей нервной деятельности МГУ Инга Полетаева также отмечает, что ничего особенно сенсационного в данном исследовании нет — просто ученые научились делать органоиды из клеток эмбриональной коры, которые в чем-то моделируют активность организованных клеточных групп, но ритмичные электрические импульсы ранее наблюдались и в культурах крысиных и мышиных клеток. Причем более ранние эксперименты показали, что спонтанная электрическая активность может возникать уже в культуре из всего лишь 12 клеток.

Теперь группа собирается растить культуры нейронов в течение еще более длительного времени, чтобы увидеть, какие еще сюрпризы они преподнесут. Исследователи хотят выяснить, смогут ли функционировать такие структуры как обычная кора мозга — для этого их будут соединять с некими устройствами, которые эмулируют деятельность других отделов мозга или тела.  

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы
Фрагмент Королевских ворот в Хаттусу, столицу Хеттской империиStylone / Фотодом / Shutterstock

Бронзовый коллапс, или Куда делись все эти люди

Чем был вызван кризис средиземноморских цивилизаций три тысячи лет назад

В конце второго тысячелетия до нашей эры в Греции и на Ближнем Востоке — в Месопотамии, в Древнем Египте, в Сирии, в Малой Азии — творились очень странные дела. Великие царства бронзового века одно за другим уходили в небытие, из ниоткуда появлялись новые народы, хроники повествовали о нашествиях, голоде и прочих бедствиях. Историки долго предпочитали винить во всем «народы моря», но теперь, благодаря археологическим данным, полученным в последние годы, у нас, кажется, есть основания иначе отвечать на вопрос, кто виноват в коллапсе «бронзовых» цивилизаций.
Добавить в закладки
Комментарии

Как рассказывает профессор Эрик Клайн из Университета Джорджа Вашингтона, директор Капитолийского археологического института, автор книги «1177 BC: The Year Civilization Collapsed», Средиземноморье позднего бронзового века представляло собой мир, очень похожий на современный, — глобализованное пространство с торговыми нитями, опутавшими всю ойкумену, то есть все страны, составлявшие на тот момент европейскую цивилизацию.

Торговые и культурные связи второго тысячелетия до нашей эры обеспечивали единый высокий технологический уровень городов Греции и Ближнего Востока во всем: в кораблестроении, в архитектуре, в обработке металлов. Чтобы показать протяженность и устойчивость торговых путей бронзового века, достаточно сказать, что олово для выплавки бронзовых изделий поступало, скорее всего, из Афганистана, а медь брали на Кипре.  Города были оснащены системами водоснабжения, инженерный уровень которых античным грекам тысячу лет спустя и не снился.

Все это откатилось назад со страшной скоростью в кратчайшие по меркам истории сроки, чтобы сбросить с древнего мира бронзовый век и позволить ему войти в новый век — железный, в ту историю, которую мы изучаем в школе.

За относительно короткое время — в древнеегипетских надписях зафиксирован промежуток от 1207 до 1177 года до нашей эры — весь прекрасный бронзовый мир растворяется. Торговые связи рушатся. Из известных нам царств бронзового века в более-менее нетронутом виде остается Египет, который теряет контроль над Сирией и Палестиной. Вавилон и Ассирия сохраняют разве что локальное значение. Исчезает микенская цивилизация. Разрушена Троя. [ ... ]

Читать полностью

Клеточные трагедии: стресс

Мультфильм о перипетиях клеточной жизни

Внутренняя жизнь клетки насыщена событиями не меньше, чем человеческая, — им был посвящен отдельный цикл материалов обозревателя «Чердака» Полины Лосевой. Теперь мы сняли по его мотивам несколько роликов о том, как клетки выбирают свой жизненный путь и справляются со стрессом.
Добавить в закладки
Комментарии
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Аксолотль и победа над бесконечностью

Седьмая история о фантастических тварях и о том, чему они могут нас научить

Они живут там, куда доползет не каждый дипломированный биолог. Они ставят с ног на голову наши представления о том, как должен работать живой организм. Они умеют то, о чем мы можем только мечтать. А мы? Завидуем. Отправляемся за ними в долины, глубины и трясины. Тратим лучшие годы жизни и фамильное наследство на поиски их секретов. Над загадкой чемпиона по регенерации среди позвоночных биологи бьются уже больше полутора столетий. Аксолотли искромсаны вдоль и поперек, но все так же отрешенно глядят на нас из аквариумов и исправно отращивают себе новые ноги, руки и даже глаза. А чем можем похвастаться мы?
Добавить в закладки
Комментарии

Даже если вы никогда не видели аксолотля, вы опознаете его без труда. Это длинное и мясистое туловище с пушистыми жабрами и флегматичными глазами навыкате.  Скорее всего, вы встретите его в какой-нибудь лаборатории, в плену у физиологов или эмбриологов.

Возможно, вам выпадет возможность попробовать его жареным, если окажетесь в Японии, — это потому, что аксолотли даже слишком хорошо размножаются в лабораторных условиях.

И, кажется, вероятность повстречать аксолотля на обеденной тарелке уже выше, чем в живой природе, — его естественный ареал обитания ограничен мексиканским озером Сочимилько, в южной части Мехико, и, по словам ученых, становится все меньше и меньше.

[ ... ]
Читать полностью