Araştırmacılar vücuttan ayrı olarak insan beyni üzerinde çalışmaktadırlar gibi

Nature dergisi yayınlandıinsan beyin dokusunun ile deney etik robin 17 bilimadamları insan beyninin modellerinin geliştirilmesinde ilerleme tartışılan lider sinirbilimciler. uzmanların korkular olarak aşağıdaki gibidir: muhtemelen yakın gelecekte modeli onlar yapıyı değil, aynı zamanda insan beyninin işlevlerini sadece oynamak böylece gelişmiş olacaktır.

bu, sinir dokusunun bir "in vitro" bir parça oluşturmak için mümkün bilinci vardır? Bilim adamları çok detaylı hayvanların beyin yapısını biliyorum ama şu ana kadar bulunamadı ne tür yapının "Encode" Zihin ve nasıl izole beyin veya benzeri gelince varlığını ölçmek için.

akvaryumda beyin

"Eğer izole bir Yalıtım tankındaki uyandım düşünün - etrafında hiçbir ışık, hiçbir ses, hiçbir harici uyaranlar yoktur. Yalnızca bilinç, boşlukta asılı. "

Bu resim Yale Üniversitesi nörobilimadamı Nenad dan açıklamasına yanıt, kendilerini etik uzmanları temsil ekibi 36 saat içinde başardı Sestao (Nenad Sestan) "canlı" izole domuz beyni korumak için koşulu.

mesaj

Araştırmacılar vücut dışında canlı domuz beyinleri tutuyor Başarılı deney Mart sonunda bu yıl Ulusal Sağlık Enstitüleri Etik Komitesi toplantısında yapıldı. BrainEx ve kan için sentetik yerine başlıklı ısıtılan bir pompa sistemi kullanılarak, bilim göre, araştırmacılar desteklenen önce birkaç saat bir kesim evinde idam beyin izole hayvanların yüzlerce sıvı dolaşım ve oksijen kaynağı, deneme.

Bireysel milyarlarca nöron korunması faaliyeti bakılırsa, organları hayatta kalmıştır. Ancak, bilim adamları diyemeyiz "akvaryum" bilinç, işaretler yerleştirildi korunmuş domuz beyinleri, ister. elektriksel aktivitenin olmaması, elektroensefalogram kullanarak kanıtlanmış standart yöntem, Sestao "Beyin ya bir şey hakkında endişeli değil." ikna Bu mümkün olduğunu, özellikle de onun çözelti bileşenlerinin yıkama katkıda bulunabilir, koma bir durumda, izole edilmiş bir hayvan beyin.

yazarların Ayrıntılar deney açıklamıyoruz - onlar bilimsel bir dergide bir yayın hazırlanıyor. Yine de, hatta yoksul bölgelerinde Sestao büyük ilgi ve teknolojinin daha da geliştirilmesi konusunda spekülasyon çok uyandırdı bildirmektedir. Görünüşe göre, beyin korunması teknik olarak çok daha zor transplantasyon için başka bir organ korunması daha az, örneğin kalp ya da böbrek gibi değildir.

Teorik olarak, az ya da çok doğal bir durum ve insan beyninde saklanabilir Bu demektir.

İzole beyinler ilaçların çalışma için örneğin iyi bir model, olabilir: Mevcut düzenleyici kısıtlamalar bireysel organlara insan için geçerli değil, çünkü. Ancak, bakış etik açıdan, bu bir çok soru yükseltir. biçimsel varlığına rağmen - Hatta beyin ölümü konusunun araştırmacılar için bir "gri bölge" olarak kalır tıbbi kriterler, hangi bir dönüş normal yaşama benzer durumların da vardır daha mümkün. beyin hala hayatta olduğunu söylerken Ne durum hakkında söyleyebiliriz. vücuttan izole Ya beyin kendisi tamamını veya kimlik işaretleri bazılarında tutulmaya devam edilmektedir? Sonra durum bu makalenin önceki bölümlerinde açıklanan hayal etmek mümkündür.

Nerede bilinç yalanlar

XX yüzyılın en fazla 80-ies bilim adamları zamanımızda, vücuttan ruh ayıran ikicilik teorisinin savunucuları, hatta filozoflar arasında var olmasına rağmen, ruhunun çalışmaya adamış, hepimizin dediğimiz bilinç maddi beyin tarafından üretilir konusunda hemfikir (konunun geçmişi daha detaylı olarak okunabilir, örneğin, Bu bölümdeNerede bilincidir: Arka plan ve araştırma perspektifleri Nobel ödüllü Eric Kandel "Bellek In Search") tarafından kitabından.

Dahası, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme olarak bugünün teknikleri ile, bilim adamları tür beyin alanlarının zihinsel spesifik yürütülürken aktive edilir ne görebilirsiniz egzersizleri. Bununla birlikte, bir bütün olarak bilinç kavramı çok kısa ömürlü olduğunu ve bilim adamları hala beyinde meydana gelen süreçlerin bir dizi olup olmadığı kabul etmediniz, ya da belirli karşılamak kodlanmış beyinsel temelleri.

dünyanın bağımsız bir görünüm alır, her biri ikiye bölündü gibi, beyin bilinç ameliyatla ayrılan hemisferde olan hastalarda kitabında, Kandel, içinde anlatıyor.

nöroşirürjik uygulama bu ve bunun gibi durumlar simetrik bir yapı olarak beyin bütünlüğünün bilinç varlığı gerekli değildir en azından gerçeğini göstermektedir. ömrünün sonunda nörobilim ilgilenmeye başladı DNA, Francis Crick yapısını keşfeden dahil bazı bilim adamları, bilincin varlığının beyindeki belirli yapılar tarafından belirlenir inanılmaktadır.

Belki bazı sinirsel zinciri, ve beyin hücrelerinin desteklenmesinde durum olabilir - astrositlerYani bir kişinin, diğer hayvanlar ile karşılaştırıldığında, oldukça uzmanlaşmıştır etti. Neyse, bireysel insan beyin yapıları modellenmesi önce in vitro ( "İn vitro"), ya da in vivo (Hayvan beyni bir parçası olarak) bilim adamları şimdiden oluşmuş durumdadır.

Biyoreaktör uyanın

Oyunun kuralları üzerinde anlaşmaya gereken ilk uzmanları sinirbilimindeki ve etik - O insan vücudundan çıkarılan bütün beyinleri üzerinde deneyler söz konusu ne kadar sürede bilinmemektedir. Yine de, Petri kapları ve Biyoreaktörlerde laboratuvarlarda zaten yetiştirilen ediliyorÜç boyutlu insan beyni kültürlerinin yükselişi "Mini-beyin" mimik o "büyük" insan beyninin veya belirli bir bölümünün yapısı.

organları embriyonik gelişimi sırasında kendi kendine organizasyonu prensibine göre programa gömülü bazı genlerin bazı aşamalarına göre oluşturulur. istisna ve sinir sistemidir. Araştırmacılar kök hücrelerin bir kültür bazı maddeler kullanılıyorsa sinir hücrelerine farklılaşmanın başlatılmasına yönelik bulundu Doku, nöral tüp morfojenezi sırasında ortaya benzer hücre kültürü içinde kendiliğinden yeniden düzenlemeler, bu yol açar Embriyo.

"Standart" kök hücreler korteks nöronları sonuna kadar ayırt bu şekilde uyarılan Ama bir petri harici sinyal molekülleri ekleyerek beyin, örneğin, hücreler için hazırlanabilir orta beyin, striatum veya omurilik. Bu kupa yetiştirilebilir ortaya çıktıEmbriyonik kök hücrelerden kortikogenezin içkin bir mekanizma nöronlar ve yardımcı maddeleri ihtiva eden astrositlerin birkaç tabakadan meydana gelen bu kabuk, aynı zamanda beyin,.

İki boyutlu kültürleri yüksek modelini basitleştirilmiş olduğu açıktır. Sinir dokusunun öz-örgütlenme ilkesi hızla organeller Küremsiler ve serebral denilen üç boyutlu yapılara atlamak için bilim adamları yardımcı olmuştur. doku organizasyonu süreci hakkında, örneğin kültür başlangıç ​​yoğunluğu ve hücre heterojenliği ve dış faktörler olarak başlangıç ​​koşullarındaki değişiklikler, etkilenebilir. Belli sinyal yollarının aktivitesinin modüle, hatta böyle retina epiteli, duyarlı olan optik fincan organel gelişmiş yapıların oluşumunu elde edebilirsinizIşığa insan beyni organoids Hücre çeşitliliği ve ağ dinamiği Işığa.

izin bilim adamları yönlendirilerek almak özel bir işleme damar ve büyüme faktörlerini kullanarakİnsan kortikal gelişmeyi modellenmesi in vitro Uyarılmış pluripotent kök hücreler kullanılarak insan beyin Organoid ilk üç aylık cenin gelişimi için genler ve belirteçler tekabül anlatımına göre, (hemisfer) ağaç kabuğu, gelişimi ön beyin değinilecektir.

Stanford A bilim adamları geliştirdi Serghiou PASK (Sergiu Pasca) led3D kültüründe insan pluripotent kök hücrelerinden Fonksiyonel kortikal nöronlar ve astrositler yolu Petri kabındaki doğrudan ön beyin simülasyonu topaklar büyümeye. Bu yapıdaki uygun yaklaşık 4 milimetre arasında, ancak kortikal nöronlar ve astrositler olgunlaşma 9-10 ay sonra, örneğin "beyinleri" boyutuİnsan Astrosit Olgunlaşma Pluripotent Kök Hücreler türeyen 3D Serebral Kortikal küresellerde Yakalanan doğum sonrası gelişim düzeyi, doğumdan hemen sonra bebeğin gelişiminin düzeyini yani.

Önemli olarak, bu yapıların büyümeye kök hücreleri, sinir sistemi, genetik olarak belirlenmiş hastalıkları olan hastalar gibi belirli kullanıcılar, alınabilir. Genetik mühendisliği başarı bilim adamları yakında gözlemlemek mümkün olacağını düşündürmektedir in vitro Neandertal beyin veya denisovtsa geliştirilmesi.

2013 yılında, Avusturya Bilimler Akademisi Moleküler Biyoteknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar bir bildiri yayınladıSerebral organoids modeli insan beyni geliştirme ve mikrosefaliKök hücrelerin, iki tip bir biyoreaktör içinde yetiştirme açıklayan, bir bütün olarak, insan beyninin yapısını taklit eden "minyatür beyin",.

Organel farklı bölümlerin farklı beyin bölgelerine karşılık gelir: sırt, orta ve ön ve hatta pay bir farklılaşmasını ( "Yarım küre") gösterdi "ön beyin". Ne bu mini-beyinde, önemli, miktarı birkaç milimetreden fazla da, araştırmacılar, etkinlik belirtileri gözlendi Onların uyarılma göstergesidir nöronlar, içinde kalsiyum konsantrasyonu özellikle dalgalanmalar (bu deney okuma ayrıntıları için kutu burada).

bilim adamlarının amacı beynin evrimini çoğaltmak sadece olmuştur in vitroEmbriyo Zika virüsünün enfeksiyon sırasında özellikle meydana gelişimsel anormallikleri, - Ama aynı zamanda mikrosefali yol moleküler süreçleri incelemek için. Bu iş için yazarlar hastanın hücrelerinin aynı mini beyin kaldırdı.

Etkileyici sonuçlara rağmen, araştırmacılar bu tür organeller şey fark edemiyoruz emin. Öncelikle, bu beyinde 80 milyar nöron hakkında içerir ve bunların organelleri daha küçük büyüklüğe göre yetiştirilen. Böylece, mini beyin basitçe fiziksel olarak mümkün tamamen beynin işlevleri gerçekleştirmek için değil.

İkinci olarak, "in vitro" doğaya yapıların bir kısmı birbirleriyle oldukça kaotik ve düzensiz şekilli, fizyolojik olmayan bağlantıları bulunurdu. mini beyin şey varsa ve açıkça bize alışılmadık bir şey olduğunu düşündüm.

bölümler arasındaki etkileşim sorununu çözmek amacıyla, nörobilimadamları "assembloidy" seçildi yeni bir düzeye, üzerinde model beyne önerdi. Bunların oluşumu için ilk olarak ayrı ayrı beynin farklı kısımlarına karşılık gelen organeller büyütülür ve daha sonra birleştirilir.

Bu yaklaşım, bilim adamları kullandıkMontaj fonksiyonel entegre insan ön-beyin sferoitlerin Kabuk ön beyin Komşu dan göç yoluyla nöronların toplu kurulmasından sonra görünen sözde internöronlar, nasıl inşa çalışmaya. Assembloidy epilepsi ve otizm hastalarda interneuron göç ihlalleri incelemesine izin sinir dokusunun iki tip, elde edilen.

başkasının vücuduna Uyan

Hatta ciddi üç temel koşullar ile sınırlı tüm gelişmeler mümkün "Beyin in vitro" ile. Birincisi, bunlar iç yapılara oksijen ve besin taşınmasına olanak tanıyan bir damar sistemi yoktur. Bu nedenle, mini beyinlerin büyüklüğü dokusu sayesinde moleküllerin difüzyon ile sınırlıdır. İkinci olarak, mikroglial hücreleri ile sağlanan bir bağışıklık sistemi vardır: Normal olarak, bu hücreler dışarıdan merkezi sinir sistemi içine göç ederler. Üçüncü olarak, yapıda, çözelti içinde, artan molekül girerek sinyal sayısını sınırlar vücut tarafından sunulan belirli bir mikro-yoktur. Bu sorunlara çözüm bir kimerik hayvan modeli beyni oluşturmak olacaktır.

son çalışmasındabir in vivo işlevsel ve vaskülarize, insan beyninin organoids modeli Salk Enstitüsü'nden Amerikalı bilim adamları Fred Gage (Fred Gage) o fare beyninde insan beyin organele (yani mini beyin) entegrasyonunu anlatmaktadır önderliğindeki. Bunu yapmak için, araştırmacılar, ilk olarak bir mikroskop ile gözlenebilir gelişmekte olan sinir dokusunun kaderine kök hücresi gen, yeşil floresan protein DNA içine yerleştirilmiş. Bu hücrelerden itibaren 40 gün organellerin için yetiştirilmiştir ki boşluğuna implant sonrası retrosplenial korteks bağışıklığı eksik fare. Üç ay sonra, hayvanların yüzde 80'i implant yakalandı.

Kimerik fareler beyinleri sekiz ay boyunca analiz edildi. Bu başarı ile kolayca bir floresan protein kızdırma ile ayırt edilebileceğini organeller bulunmuştur sinir işlemleri ile geniş bir damar oluşan, entegre, aksonlar büyüdü ve oluşan sinaps master beyni. Buna ek olarak, implant içine ana bilgisayardan mikroglial hücreleri taşındı. Son olarak, araştırmacılar nöronların fonksiyonel aktivitesini teyit - onlar elektriksel aktivite ve kalsiyum dalgalanmalar gösterdi. Böylece, insan "mini-beyin" tamamen fare beyninin bir parçası haline geldi.

Şaşırtıcı bir şekilde, insan sinir dokusu parçasının deney fareleri entegrasyonu davranışı etkilenmez. normal süreçlerde kimerik fare beyin için testte, normal fareler ile aynı sonuçlar verdi ve farklılık daha da kötü bellek - araştırmacılar kabuğu içinde bir deliğin implantasyonu için yapmış olduğu gerçeği ile bu açıkladı yarımküreler.

Bununla birlikte, bu çalışmanın amacı, insan bilinci ve yaratılış ile akıllı fare elde değildi in vivo serebral organelleri kişinin model çeşitli biyomedikal uygulamalar için damar ağı ve mikro ile donatılmıştır.

Deney put bambaşka naziktiinsan glial progenitör hücreleri tarafından ön beyin engraftmant sinaptik plastisite ve yetişkin farelerde öğrenme artırır Translational Merkezi'nden bilim insanları 2013 yılında Rochester Üniversitesi neyromeditsiny. Daha önce belirtildiği gibi, yardımcı ilik hücreleri (astrositler) İnsan özellikle farelerde, diğer hayvan hücrelerinden farklılık gösterir. Bu nedenle, araştırmacılar astrositler insan beyninin fonksiyonlarının gelişmesinde ve korunmasında önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir. İnsan beyni astrositler ile bir kimerik fare nasıl geliştirileceği testi için, bilim adamları fare embriyo beyninde öncülleri aksesuar hücreleri yerleştirdik.

Bu kimerik insan beyni astrositlerinde üç kat daha hızlı fareden daha çalıştığını ortaya çıktı. Dahası, beyinle kimerik fareler birçok bakımdan ortalama yapmayacak kadar zeki idi. Bunlar daha iyi eğitimli ve labirent odaklı, hızlı düşün. Muhtemelen kimerik fareler insanlar gibi düşünmüyordu, ama evriminin bir sonraki safhasını hissetmek mümkün olabilirdi.

Yine de çok ideal bir modelden insan beyninin kemirgenler çalışma için. İnsan sinir dokusu bazı iç moleküler saat göre olgunlaşır ve sürecini hızlandırmak olmayan başka bir organizmaya transfer olması. Fareler sadece iki yıldır yaşadığı göz önüne alındığında, ve insan beyninin toplam oluşum yıllardır bir çift, imkansız kimerik beyin çalışmanın formatında herhangi uzun süreli süreçlerini sürer. Belki yine akvaryumlarda insan beyinleri ötesinde nörobilim geleceği - öğrenmek için o bilimadamları zihin okuma öğrenmesi gereken, etik olmayan ve modern teknoloji, öyle görünüyor ki, yakında sağlayacak do.

ayrıca bkz

• 8 sence yapacak deneyler düşünce →
• yardımına 4 soruları ilginç bir görüşme başlatmak →
• beynin gizemlerini çözmeye ve onu yönetmek öğrenmek için: 15 faydalı kitaplar →