Badania na prawdziwych mózgach są wyjątkowo skomplikowane, aby poznać lepiej neurony — musimy wykorzystać technologie laboratoryjne. Najnowsze odkrycie japońskich naukowców może mocno namieszać w kontekście badania plastyczności neuronów, co pozwoli na stworzenie modeli uczenia się i pamięci w warunkach laboratoryjnych.
Plastyczność neuronów, czyli zdolność naszego mózgu do zmiany i adaptacji w odpowiedzi na doświadczenia, jest kluczowa dla procesów uczenia się i pamięci. W mózgu informacje są kodowane i przechowywane w postaci "zespołów neuronów" – grup komórek, które wspólnie pracują. W badaniu tego typu mechanizmów nie pomaga nam natomiast złożoność układu nerwowego. To poważna przeszkoda.
Tu na scenę wchodzą neurony in vitro. Hodowane w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych komórki są prostszym narzędziem do badania skomplikowanych procesów. Problem w tym, że dotychczasowe metody hodowli nie odwzorowywały wiernie naturalnych połączeń między neuronami, a to ograniczało ich zastosowanie.
Zespół badawczy z Uniwersytetu Tohoku stworzył przełomowe rozwiązanie. Z pomocą układów mikroprzepływowych udało się odtworzyć sieci neuronalne, które bardziej przypominają te występujące w zwierzęcych mózgach. Jak to działa?
Urządzenie mikroprzepływowe to niewielki chip wyposażony w mikrokanały, które łączą komórki nerwowe. Rozmiar i kształt tych tuneli pozwala kontrolować siłę interakcji między neuronami. W trakcie eksperymentów naukowcy odkryli, że mniejsze tunele sprzyjają tworzeniu bardziej złożonych zespołów neuronów. Neurony hodowane w tradycyjnych warunkach często tworzyły jedynie jeden zespół, podczas gdy w nowym modelu możliwe było powstanie aż sześciu. Owe zespoły mogą być dodatkowo rekonfigurowane poprzez powtarzalną stymulację, co przypomina naturalne procesy plastyczności.
Mamy do czynienia z istotnym przełomem w badaniach nad funkcjami mózgu. Neurony in vitro stymulowane w kontrolowanych warunkach mogą służyć do badania:
Dodatkowo technologia mikroprzepływowa pozwala na modelowanie konkretnych funkcji mózgu — może to być np. przywoływanie wspomnień czy podejmowanie decyzji.
Badacze tym samym mają precyzyjną kontrolę nad sieciami neuronalnymi oraz możliwość prowadzenia eksperymentów w powtarzalnych warunkach. Poprzez to ogranicza się konieczność używania mózgów zwierząt do badań, co jest ważnym krokiem w stronę szeroko pojętej etyki. Jednakże model wciąż nie odzwierciedla w pełni złożoności prawdziwego mózgu, a koszt i skomplikowana produkcja urządzeń mikroprzepływowych to spory problem.
Czytaj również: Tych dwóch czynności nasz mózg nie potrafi robić naraz. Dlaczego?
Przyszłość neuronów in vitro maluje się mimo wszystko w raczej radosnych barwach. Badania tego typu nie tylko będą wspierać nowoczesną, skuteczną neurologię, ale też przyczynić się do lepszego poznania ludzkiego mózgu, co ostatecznie wpłynie na poprawę jakości naszego życia — tym bardziej że żyjemy coraz dłużej, jest nas coraz więcej i ludzi chorych neurologicznie będzie przybywać: głównym czynnikiem powstawania wielu takich przypadłości jest... wiek.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
