Forskare försöker skapa hjärnan hos människor och andra djur så nära som möjligt. Detta är viktigt för experiment, organtransplantation och studier av sjukdomar. Det är möjligt att det inom en snar framtid kommer att vara möjligt att odla prover med medvetande i provrören.
Huvudlösa grisar
I april 2018 publicerade tidskriften Nature ett öppet brev från 17 ledande neurofysiologer i världen med krav på utveckling av regler och begränsningar för experiment med konstgjord odlad nervvävnad, eftersom det mycket snart kommer att vara möjligt att återskapa strukturerna utan också hjärnans funktioner. Med andra ord är det mycket troligt att vissa laboratorieprover håller på att visa tecken på medvetande, och du måste vara beredd på detta. Det var faktiskt ett svar på en rapport från forskare vid Yale University att de höll grisens hjärna, åtskild från kroppen, vid liv i 36 timmar. Ett speciellt designat BrainEx uppvärmt pumpsystem och syntetiskt blodersättare användes för att återställa blodcirkulationen till hjärnan hos mer än hundra djur fyra timmar efter att de hade halshuggats. I hjärnorna som utvärderades på detta sätt hittades miljarder levande, effektiva nervceller. Det fanns emellertid ingen elektrisk aktivitet - detta visades av ett elektroencefalogram. Därför drog forskare slutsatsen att hjärnan lever, men är i koma, vilket betyder att det inte finns något medvetande. Enligt författarna till verket kan de revitaliserade svinhjärnorna ytterligare tjäna som material för att testa nya läkemedel mot cancer eller Alzheimers sjukdom. Tekniskt kan dessutom denna upptäckt ses som ett sätt att hålla ett organ vid liv för vidare transplantation eller för att få en hjärna odlad i ett laboratorium. Enligt författarna till verket kan de revitaliserade svinhjärnorna ytterligare tjäna som material för att testa nya läkemedel mot cancer eller Alzheimers sjukdom. Tekniskt kan dessutom denna upptäckt ses som ett sätt att hålla ett organ vid liv för vidare transplantation eller för att få en hjärna odlad i ett laboratorium. Enligt författarna till verket kan de revitaliserade svinhjärnorna ytterligare tjäna som material för att testa nya läkemedel mot cancer eller Alzheimers sjukdom. Tekniskt kan dessutom denna upptäckt ses som ett sätt att hålla ett organ vid liv för vidare transplantation eller för att få en hjärna odlad i ett laboratorium.
Hjärnor i ett provrör
Detta problem har hanterats nära sedan mitten av 2000-talet, då japanska biologer konsekvent har odlat hjärnbarken, hypofysen och optikbäggen - en utväxt av diencephalon-väggen i embryot av däggdjur. Stamceller har använts överallt som byggmaterial. År 2012 erhöll amerikanska forskare under laboratorieförhållanden en förhjärna med en bark, vars utvecklingsstadium motsvarade hjärnan hos ett mänskligt embryo i slutet av graviditetens första trimester. Experter vid Stanford University gick vidare och tre år senare skapade små klumpar som efterliknar hjärnan hos ett nyfött barn omedelbart efter födseln. Samtidigt växte forskare från Ohio University en fullskalig mänsklig hjärna från stamceller, vilket motsvarar nivån på ett fem veckor gammalt embryo. Enligt författarna till experimentet,nästan fullständigt reproducerade alla huvudområdena i hjärnan, men det vaskulära systemet saknades. Därför kunde han inte vidareutveckla och fungera.
Liten men avlägsen
Provrörshjärnorna är fortfarande mycket små. Till exempel är dimensionerna för Stanford-prover bara tre till fyra millimeter. Det Ohio-tillverkade organet är inte större än ett radergummi på spetsen av en penna.
Kampanjvideo:
Den huvudsakliga orsaken till minskningen är bristen på syre och näringsämnen som kärlsystemet levererar till de inre organen. Konstgjorda hjärnor har inte ett sådant system, och det enda möjliga sättet för molekylerna av nödvändiga ämnen att tränga igenom är genom vävnader.
Dessutom kan den näringslösning där hjärnor odlas inte fullständigt reproducera den specifika mikromiljön där den mänskliga hjärnan växer och utvecklas. Detta begränsar i sin tur tillgången till signalmolekyler som överför signaler, eller stimuli, från cell till cell. I en levande organisme leder störningar i signalöverföring till utveckling av cancer, autoimmuna sjukdomar och diabetes, hos konstgjorda - till storleksbegränsning.
Neanderthal hjärna
En av de möjliga lösningarna är skapandet av chimerdjur, det vill säga transplantation av de odlade delarna av den mänskliga hjärnan till ett slags laboratoriumdjur. De första experimenten genomfördes på möss. Under 2015 meddelade specialister från Salk Institute for Biologic Research (USA) att de transplanterade organeller som odlats i ett provrör i hjärnan från gnagare och lyckades ansluta dem till cirkulationssystemet hos djur. Efter tre månader hade 80 procent av mössen skapats av konstgjord neural vävnad. Det är riktigt, som författarna till arbetsnotatet, de opererade gnagarna blev inte smartare: deras beteende skilde sig inte från vanligt. Forskare tror att sådan forskning kommer att revolutionera regenerativ medicin och tillåta att odlade celler kan implanteras i människor. Om experimenten är framgångsrika kommer det att vara möjligt att transplantera alla organeller som skapats i ett provrör - inklusive neandertal. För inte så länge sedan fick amerikanska biologer hjärnan till en neandertal i laboratoriet. För detta introducerades en mutation som är karakteristisk för arv från forntida människor i stamcellernas DNA. En mutation förändrade radikalt strukturen för neurala anslutningar och till och med organellens form.
Neuroner i neanderthal nervvävnad migrerade snabbare och bildade färre synapser jämfört med den mänskliga hjärnan. Enligt författarnas undersökning liknar detta vad som händer i organeller tillverkade av autistiska celler. Men konstgjord neural vävnad i sig själva säger lite om hur den vuxna hjärnan kommer att fungera - och det är detta forskare särskilt intresserade av.
För att förstå alla processer som sker i Neanderthal-hjärnan måste du fixa elektrisk aktivitet i den, vilket indikerar medvetande. Och här kommer forskare att gå in i den grå zonen, som författarna till aprilbrevet varnade för. De kommer att ha en underbar experimentell modell som hjälper till att svara på många frågor, men den här modellen känner allt och förmodligen förstår.
Alfiya Enikeeva
