Као истраживачи проучавање људски мозак у изолацији од тела

Природа часописЕтика експериментисање са хуманог можданог ткива Робин 17 водећих неуронаучници, где научници су разговарали о напретку у развоју модела људског мозга. Страх од стручњака су следећи: вероватно у блиској будућности ће модел бити толико узнапредовала да би они играју не само структуру, али и функције људског мозга.

Да ли је могуће да се створи "ин витро" део нервног ткива, има свест? Научници знају мозга структуру животиња у детаље, али није пронађен до сада, каква структура "Кодирање" ум и како мерити своје присуство када је у питању изоловани мозга или слично.

Мозак у акваријуму

"Замислите да сте се пробудили у изолованом резервоар за изолацију - око нема светла, нема звука, нема екстерних стимуланси. Само твоја свест, виси у празнини. "

Ова слика себе представљају стручњака о етици, коментаришући изјаву од Иале Университи неуролог Ненад Сестао (Ненада Сестан) да је његов тим успео у року од 36 сати да се одржи изолованог свиња мозак у "живи" услов.

порукаИстраживачи су држање свиња мозак у животу изван тела

успешан експеримент је направљен на састанку Комитета националних института за здравље Етичког крајем марта ове године. Према научницима, користећи систем пумпе са топлом под називом БраинЕк и синтетичка замена за крв, истраживачи подржан циркулација течности и снабдевање кисеоником на стотине животиња изолованих мозак, ставити на смрт у кланици у неколико сати пре него што је експеримент.

Судећи по конзервације активности милијарди појединих неурона, тела остала жива. Међутим, научници не могу да кажем да ли очуваних свињетине мозга, постављених у "Акваријум", знаци свести. Одсуство електричне активности, доказани стандардни метод помоћу електроенцефалограм, Сестао уверени да је "мозак или не брине ни о чему." Могуће је да изолована животиња мозак у стању коме, која, посебно могло допринети прање компоненте његовог решења.

Детаљи аутора не откривају експеримент - они се припремају публикацију у научном часопису. Ипак, чак иу сиромашним деловима Сестао извештај је изазвао велико интересовање и много спекулација о даљем развоју технологије. Очигледно, очување мозга није технички много теже него било који други очување органа за трансплантацију, као што су срце или бубрег.

То значи да, теоретски, може да се складишти у више или мање природног стања и људског мозга.

Изоловани мозак може бити добар модел, на пример, за проучавање лекова: јер су постојећи регулаторни ограничења се односе на људска бића, а не на појединачне органе. Међутим, са етичке тачке гледишта, ово поставља много питања. Чак је и питање мождане смрти остаје "сиву зону" за истраживаче - упркос постојању формално медицинским критеријумима, постоји велики број сличних држава из којих повратак у нормалан живот више могуће. Оно што можемо рећи о ситуацији, када кажемо да је мозак још увек жив. Шта ако изоловани из тела мозак и даље се чува у себи све или неке од знакова идентитета? Онда је могуће замислити ситуација раније описана у овом чланку.

Где свест лажи

Упркос чињеници да је постојао до 80-тих година КСКС века међу научницима заговорника теорије дуализма који раздваја душу од тела, у нашем времену, чак и филозофа, посвећен проучавању психе, слажемо се да је све то зовемо свест генерише материјалног мозга (историја овом питању се може прочитати детаљније, на пример, У овом поглављуГде је свест: позадина и истраживања перспективе из књиге нобеловац Ериц Кандел "Ин Сеарцх оф Мемори").

Штавише, са данашњим техникама, као што су функционални магнетне резонанце, научници видим да каква подручја мозга се активирају током извођења специфичних менталног вежбе. Ипак, концепт свести у целини је такође пролазни, а научници још увек нису сложили да ли је скуп процеса који се дешавају у мозгу, или је кодирана испунити одређене неуронске корелацији.

То говори у својој књизи, Кандел, код пацијената са оперативно одвојеним хемисфере мозга свести, јер су се поделили у две, од којих сваки добија независну поглед на свет.

Ови и слични случајеви неуросургицал праксе показују барем на чињеницу да није потребан постојање свести интегритета мозга као симетричне структуре. Неки научници, укључујући и проналазач структуре ДНК, Френсис Крик, који је на крају живота постао заинтересован за неуронауке, верује се да је присуство свести је одређен специфичним структурама у мозгу.

Можда је то сигурно неуронске ланац, а може да буде случај у прилог можданих ћелија - астроцитиТа особа је, у поређењу са другим животињама, сасвим је специјализована. У сваком случају, пре моделирање можданих структура појединца људских ин витро ( "Ин витро"), или чак ин виво (Као део животињског мозга) научници су већ достигли.

Пробудити у биореактор

Није познато колико брзо долази до експериментима на цели мозак извађен из људског тела - први специјалиста у неуронауке и етике морају договорити о правилима игре. Ипак, у лабораторијама у Петри и биореактори се већ узгајаУспон мозга култура тродимензионалне хуманих "Мини-мозак" који имитирају структура "велики" људског мозга или одељења специфичне.

У току ембрионалног развоја својих органа формирају се у складу са одређеним фазама одређених гена уграђене у програму по принципу самоорганизовања. Није изузетак и нервни систем. Истраживачи су открили да уколико култура матичних ћелија користи одређене супстанце да индукују диференцијацију у нервне ћелије ткива, то доводи до спонтаних прерасподеле у култури ћелија, слично онима које доћи током неуралне цеви морфогенезе ембрион.

"Уобичајено" индукован на тај начин матичне ћелије диференцирају се завршити у кортексу неуронима мозак, али додавањем спољних молекула сигнализације у петри шољи може бити припремљен, на пример, ћелије средњи мозак, striatum или кичмене мождине. Испоставило се да у купу може се гајитиУнутарњи механизам цортицогенесис из ембрионалних матичних ћелија то кора, као иу мозгу, који се састоји од неколико слојева неурона и астроцити садрже помоћне.

Јасно је да су дводимензионалне културе веома поједностављен модел. Принцип само-организовања нервног ткива је помогао научницима да брзо прешли на тродимензионалне структуре се називају органеле Спхероидс и церебрална. О процесу организовања ткива може утицати промена у почетних услова, као што је иницијална густина културе и хетерогености ћелија, и егзогених фактора. Модулира активност неких сигналних путева, чак може да постигне формирање органела напредних структура, као што су оптички чаше са ретине епитела, реагујединамика ћелија разноликост и мрежа у мозгу органоидс фотосензитиван људских на видело.

Помоћу специјалног обрада судова и фактори раста дозвољена научници примају усмереноМоделирање људски мождани развој ин витро користећи индуковане плурипотентне матичне ћелије хуман церебрал Органоид одговарајући предњи мозак (хемисфере) кора, чијем развоју према експресије гена и маркери одговара фетални развој првом триместру.

А научници из Станфорд довело Сергхиоу Паск (Сергиу Пасца) развијенФункционалне мождане неуроне и астроцити од људских плурипотентних матичних ћелија у 3Д култури начин да расте грудвице које симулирају предњем делу мозга директно у Петри шољи. Величина таквих "мозгова" од око 4 мм, али после 9-10 месеци зрења мождане неуроне и астроците одговарају у овој структуриЉудски астроцита сазревања Цаптуред у 3Д церебралне кортикалне Спхероидс изведени из плурипотентне матичне ћелије постнаталне ниво развијености, односно ниво развоја бебе одмах по рођењу.

Најважније, матичне ћелије расту ових структура може узети у одређеним појединаца, као што су пацијенти са генетски одређених болести нервног система. Инжењеринга успех генетски указују на то да ће научници ускоро моћи да посматрају ин витро развој неандерталца мозга или денисовтса.

У 2013., истраживачи са Института за молекуларну биотехнологију аустријске академије наука објавио радЦеребрална органоидс модел развоја људског мозга и микроцефалијуОписујући култивацију у биореактор ова два типа матичних ћелија, "мозак у малом", имитирајући структуру људског мозга као целине.

Органеле различите зоне одговарају различитим деловима мозга: леђа, средње и предње и "предњи део мозга" и показао даљу диференцијацију у акције ( "Хемиспхере"). Оно што је важно, у овом мини-мозга, чији износ је такође више од неколико милиметара, истраживачи су приметили знаке активности, посебно флуктуације у концентрацији калцијума у ​​неуроне, које су индикативни њихове ексцитације (за детаље о овом експерименту прочитане моћи овде).

Циљ научника је био не само да репродукују еволуцију мозга ин витроАли и да истражују молекуларне процесе који доводе до микроцефалију - развојних поремећаја, који се јављају нарочито током инфекције плода Жика вируса. За овај рад аутори подигао исту мини-мозак ћелија пацијента.

Упркос импресивним резултатима, истраживачи су уверени да су такви органеле нису у стању да схвате шта. Прво, у овом мозгу садржи око 80 милијарди неурона, а њихови органеле порастао за више редова величине мање. Тако, мини-мозак једноставно нису физички у могућности да у потпуности обавља функције мозга.

Друго, због природе "ин витро" неким од њених структура били су лоцирани прилично хаотична и неправилног облика, без физиолошке везе међусобно. Ако је мини мозга нешто и мислила јасно је нешто необично за нас.

Да би се решио проблем интеракције између одељења, неуронаучници су предложили да модел мозга на нови ниво, који је назван "ассемблоиди". За њихово формирање први узгајају засебно органеле које одговарају засебним деловима мозга, а онда су спојени.

Овај приступ, научници су користилиСкупштина функционално интегрисана људских предњи део мозга сфероида студији како кора изграђен тзв интернеурона, који се појављују након формирања масе неурона од миграције из суседне предњи део мозга. Ассемблоиди изведен из две врсте нервног ткива, дозвољено да испита кршења међунеуронске миграције код пацијената са епилепсијом и аутизам.

Пробудите се у телу туђем

Чак и са свим побољшањима могуће "мозак ин витро" озбиљно ограничена на три основна услова. Прво, они немају васкуларни систем који омогућава испоруку кисеоника и хранљивих материја до унутрашње структуре. Из тог разлога, величина мини-мозга су ограничени на дифузије молекула кроз ткиво. Друго, они немају имуни систем, обезбеђен од микроглија ћелија: нормал, ове ћелије мигрирају у централни нервни систем извана. Треће, по структури, повећава у раствору, постоји посебан микрооколине обезбеђује телу, што ограничава број сигналних молекула га уласка. Решење ових проблема би било да се створи химерни животињски модел мозак.

У недавном раду ин виво модел функционалних и васкуларизован мозга органоидс људских Амерички научници из Салк Институте предводио Фред Гаге (Фред Гаге) се описује интеграцију људског церебралне органеле (нпр мини мозга) у миша мозгу. Да би се то урадило, истраживачи су прво уграђени у ДНК ћелије гена матичних зеленог флуоресцентног протеина у судбине развоју нервног ткива може бити посматране са микроскопом. Из тих ћелија порастао је за 40 дана органеле које након уграђује у шупљину у ретросплениалном кортекс имуномањкавог миша. После три месеца, 80 одсто животиња ухваћена на имплант.

Химерни мозгови мишева су анализирани осам месеци. Утврђено је да су органеле, које се могу лако разликовати од сјаја флуоресцентног протеина, успешно интегрисани, формиран обиман васкулатура, аксона одрасли и формирани синапсе са нервним процесима мастер мозак. Осим тога, од домаћина у имплантата преселио микроглиалне ћелије. Коначно, истраживачи потврдили функционалну активност неурона - показали су електрична активност и калцијум флуктуације. Тако је људски "мали мозак" у потпуности постао део мишјег мозга.

Изненађујуће, понашање експерименталног интеграције мишевима комада људског нервног ткива не утичу. У тесту за просторно учење химерно мишјег мозга показала исте резултате као код нормалних мишева и разликовала још горе меморија - истраживачи објаснио чињеницом да су урадили за имплантацију рупе у коре хемисфере.

Ипак, циљ овог рада није се паметно миша са људске свести и стварање ин виво модел церебралне органеле лица је опремљен са мрежом судова и микрооколине за различите биомедицинске сврхе.

Експеримент је био потпуно другачија ПутФоребраин прихватања калема би хуманих глиалних родитељских ћелија повећава синаптичке пластичности и учења код одраслих мишева Научници из Центра за транслацијска неиромедитсини Универзитета Рочестер у 2013. години. Као што је раније поменуто, помоћне ћелије сржи (астроцитима) Хуман разликују од осталих животињских ћелија, нарочито мишева. Из тог разлога, истраживачи указују на то да астроцити играју важну улогу у развоју и одржавању функције људског мозга. Да тестира како развити химерични миша са људским можданим астроцитима научници су поставили претходници додатне ћелије у мозгу мишева ембриона.

Испоставило се да је у химерних људском мозгу астроцитима радити три пута брже од миша. Штавише, химерно мишеви са мозгом били много паметнији од просека у многим аспектима. Они брзо мисле, боље обучена и фокусирана у лавиринту. Вероватно химерни мишеви нису мислили као људи, али можда био у стању да осете следећу фазу еволуције.

Ипак, за проучавање мозга глодара људских далеко од идеалног модела. Чињеница да људски нервни ткиво доспева према неком унутрашњем молекуларном сат, и преноси га у други организам не убрза процес. С обзиром да је мишеви су живели за само две године, а укупна формирање људског мозга траје неколико деценија, све дугорочне процесе у формату студија химеран мозга немогуће. Можда је будућност неуронауке и даље изван људског мозга у акваријуму - да бисте сазнали како то је неморално, научници још треба да науче да читају мисли, и савремена технологија, чини се, ускоро ће дозволити до.

види

• 8 мислио експерименте које ће учинити мислите →
• 4 питања за помоћ почети занимљив разговор →
• Како да открије тајне мозга и да науче да њиме управљати: 15 корисне књиге →