Test tüpünde beyin 04.06.2015

Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) yardımıyla beynin içinde neler olup bittiğini öğrenebiliriz - sinir dokusunun belirli bölümlerinde aktiviteyi görmenizi ve bu aktiviteyi belirli bir görevin performansı ile oldukça doğru bir şekilde karşılaştırmanızı sağlar. Ancak, hücresel seviyeye, nöronlar ve internöronal temaslar seviyesine - sinapslara, sadece nöronları beslemekle kalmayıp aynı zamanda müdahale eden yardımcı glial hücreler seviyesine nüfuz etmezsek, beyin hakkında her şeyi öğrenemeyeceğiz. bir nörokimyasal sinyalin iletimi ile. Ve birçok nöral çeşidin olduğu unutulmamalıdır. Örneğin, serebral korteksi dikkatlice incelersek, içinde farklı tipteki nöronların oranında birbirinden farklı altı katman buluruz. Moleküler-hücresel düzeyde daha yüksek bilişsel işlevlerin nasıl gerçekleştiğini anlamak için (yani, korteks bunlarla meşgul), yapısını ve katmanlarının birbirleriyle olan inceliklerini anlamamız gerekir.

Elbette kemirgenlerin ve primatların beyinleri üzerinde bir şeyler incelenebilir. Ek olarak, nöronların etkileşimi genellikle hücre kültüründe incelenir: hücreler, bazı laboratuvar kabının dibinde bir besin ortamında yaşar ve sinirbilimciler, örneğin belirli uyaranlara yanıt olarak sinapslarının gücünün nasıl değiştiğini izler. Sonuç olarak, şizofreni, otizm ve diğer bilişsel bozuklukların nedenleri hakkında bazı sonuçlar çıkarabiliriz - sonuçta, bu tür patolojiler söz konusu olduğunda, ihlal edilen tam olarak nöral mimari, nöronların birbiriyle bağlantısıdır. Ancak düz bir hücre kültürü katmanı, altı katmanıyla hala bir kabuk değildir. Başka bir yol, ölen insanlardan alınan örnekleri analiz etmektir. Söylemeye gerek yok, burada hücresel yapıdaki ölüm sonrası değişiklikler her zaman hatırlanmalıdır ve bu tür örneklerde sinyal iletimini incelemek imkansızdır. İdeal olarak, elimizde, beynin tamamı olmasa da, beyin yapısının bir veya başka bir unsurunu tamamen yeniden yaratan üç boyutlu bir hücresel modele sahip olmak isteriz. Stanford Üniversitesi'nden araştırmacıların deneyleri bizi bu ideale yaklaştırıyor.

Tabii ki, mesele kök hücreler olmadan değildi - Sergiu Pasca (Sergiu Pasca) ve meslektaşları, insan derisinden uyarılmış kök hücreler aldı ve sonra onları nöronlara dönüştürdü. Şimdi bu neredeyse standart bir prosedür: farklılaşmış hücreler, kök hücre oldukları ve bölünmekten başka bir şey yapamayacakları "gençliklerini hatırlamaya" zorlanıyorlar. Ancak başka herhangi bir hücre tipine dönüştürülebilirler, moleküler sinyalleri kullanarak onları doğru yola yönlendirmeniz yeterlidir. İlk başta, her şey her zamanki gibi gitti: yapay kök hücreler bir kültür kabında düz büyüdü. Ancak daha sonra alttan ayrıldılar ve artık duvarlara veya tabana sıkıca bağlanamayacakları özel bir yeni "ikamet yerine" nakledildiler. Birkaç saat içinde hücreler, bölünmeye devam ettikleri mikro balonlarda birleşti. Ve burada sinir dokusu hücrelerine dönüşmeye başladılar.

Yedi hafta sonra, hücrelerin %80'i moleküler ve diğer özellikleriyle sinir hücrelerine benzer hale geldi. Dahası, %7'si nöronlara değil, nöronları destekleyen ve besleyen, onları zararlı maddelerin kandan nüfuz etmesine karşı koruyan ve ayrıca nöronal aktiviteyi düzenleyen glial astrositlere dönüştü. Şimdiye kadar, aynı kök materyalden hem nöronları hem de onları destekleyen hücreleri büyütmek mümkün değildi, farklı bir kök hücre dizisinden elde edilen üçüncü taraf astrositleri kullanmak zorundaydınız, bu da genetik olarak ikisinin de farklı olduğu anlamına geliyordu - oysa beyinde tüm hücreler aynı genleri taşır. Şimdi, görünüşe göre, bu zorluk ortadan kalkacak.

Ancak hücre komplekslerinin yapısını (kortikal sferoidler olarak adlandırılıyordu) analiz ettiklerinde en önemli şey netleşti - mimarilerinin serebral kortekstekine benzer olduğu ortaya çıktı. Ayrıca, nöronların %80'i harici bir uyarana yanıt verdi ve %86'sı spontan aktivite gösterdi ve birbirleriyle nöral zincirler oluşturarak birbirlerine sinyal ilettiler. Başka bir deyişle, serebral korteksin oldukça makul bir üç boyutlu modelini elde etmek mümkündü.