Jak badać ludzki mózg? Jak dotąd jedynym sposobem była ingerencja niebezpośrednia, poprzez obrazowanie lub wprowadzanie niegroźnych elektrod do neuronów. Jednak każda większa manipulacja siłą rzeczy byłaby nieetyczna; przy całym skomplikowaniu ludzkiego mózgu, zabawa nawet małą jego częścią to igranie z życiem i zdrowiem człowieka.
Dlatego sztuczny model ludzkiego (czy jakiegokolwiek) mózgu był od dawna Świętym Graalem neurobiologii. Dzięki funkcjonalnej symulacji, czy to rzeczywistej czy komputerowej, naukowcy byliby w stanie dowolnie manipulować neuronami, testować je w różnych okolicznościach, a także sprawdzać skuteczność leków w walce ze schorzeniami i degeneracją mózgu. Ten, mimo sukcesów w hodowli innych organów, pozostawał dotychczas poza zasięgiem neuro- i bioinżynierii.
Teraz nie jest już to niemożliwe, twierdzi grupa badaczy z Massachusetts Institute of Technology, jednej z najbardziej prestiżowych amerykańskich uczelni. Jeden z nich, prof. Ed Boyden, tłumaczy czemu ośrodek myślenia przedstawia sobą tak unikalne wyzwanie: - Jedną z najpoważniejszych barier była heterogeniczność przestrzenna struktur mózgu. Istnieje tak wiele rodzajów komórek, a wszystkie z nich są powiązane niezwykle skomplikowaną siecią połączeń i współzależności.
Badaczom udało się oddać nie tylko różnorodność, ale i proporcje występowania poszczególnych typów komórek dzięki przeszczepieniu komórek kory mózgowej na hydrożel. W celu ustabilizowania procesów dodali też trochę substancji międzykomórkowej i nałożyli warstwy żelu na siebie. Powstała w ten sposób trójwymiarowa konstrukcja dokładnie oddaje warunki panujące w mózgu. Naukowcy są w stanie dokonywać zmian z dokładnością do 10 mikronów, czyli na poziomie pojedynczej komórki.
Następnym wyzwaniem jest stworzyć większą porcję „myślącej tkanki” – pierwszy wyznaczony przez speców z MIT cel to milimetr sześcienny, czyli ok. 100 000 komórek i 900 milionów połączeń! Już tylko to może wprawić w podziw nad skomplikowaniem naszego najbardziej pofałdowanego organu, ale naukowcy są pewni, że uda się coś podobnego skonstruować.
Już teraz badanie przyniosło nowy wgląd w zachowanie neuronów – okazuje się, że komórki nerwowe cierpią na rodzaj komórkowej klaustrofobii i są gotowe wyciągnąć swoje neuryty dużo dalej, jeżeli znajdują się w większej kropli hydrożelu. Poznanie prawideł rządzących mózgiem jest środkiem do dalszych celów zespołu z MIT: stworzenia nowych implantów i skuteczniejszych leków. W czym bardzo im kibicujemy.
{jumi [*7]}
