Mivel tanulmányozó kutatók az emberi agy, amelyek függetlenek a test
Alakítás / / December 19, 2019
A Nature című folyóiratban közzétettA etikai kísérletezik humán agyszövet robin 17 vezető idegtudományi, ahol a tudósok megvitatták a folyamatban a fejlesztés az emberi agy modellek. Félelmek szakértők a következők: valószínűleg a közeljövőben a modell lesz annyira fejlett, hogy azok játszanak nemcsak a szerkezet, hanem az emberi agy funkcióit.
Lehetséges, hogy hozzon létre egy „in vitro” egy darab idegszövet, van tudat? A tudósok tudják az agy szerkezetét állatok nagy részletességgel, de nem talált eddig, milyen struktúrát „Kódolás” az elme, és hogyan kell mérni a jelenlétét, amikor az izolált agyi vagy hasonlók.
Az agy az akváriumban
„Képzeld el, hogy felébredt egy elkülönítési tartály - körül nincs fény, se hang, se külső ingerekre. Csak az a tudat, lóg a semmiben. "
Ez a kép képviseltetik magukat a szakértők etikai, kommentálta a nyilatkozatot a Yale Egyetem neurológus Nenad Sestaóban (Nenad Sestan), hogy a csapata sikerült 36 órán belül, hogy fenntartsák az izolált agyából az „élő” állapotban.
üzenetA kutatók tartása disznó agyát életben a testen kívül sikeres kísérletet tett ülésén az Etikai Bizottság a National Institutes of Health végén ez év márciusában. Szerint a tudós, szivattyú segítségével rendszer egy fűtött címmel BrainEx és szintetikus helyettesítő vér, a kutatók támogatott folyadékáramlása és oxigénellátása állatok százainak izolált agyi halálra egy vágóhídon egy pár órával korábban a kísérletezni.
Ítélve a természetvédelmi tevékenységének milliárd egyes neuronok szervekre maradt életben. Azonban a tudósok nem lehet azt mondani, hogy a tartósított sertéshús agy, helyezni a „akvárium”, jelei tudat. Az a tény, elektromos aktivitást, a bevált standard módszerrel eiektroenkefaiograrnot, Sestao győződve arról, hogy „az agy vagy nem aggódnak semmit.” Lehetséges, hogy egy izolált állati agy állapotban kóma, amelyek, különösen, hozzájárulhat mosás a komponenseket az oldat.
Részletek az szerzők nem hozzák nyilvánosságra a kísérlet - ezek előállítására kiadvány egy tudományos folyóiratban. Mindazonáltal, még a szegény részei Sestaóban jelentse nagy érdeklődést váltott ki, és sok a spekuláció, ami a technológia fejlődésével. Úgy tűnik, a megőrzés az agy technikailag nem sokkal nehezebb, mint bármely más szerv megőrzése transzplantációra, mint például a szív és a vese.
Ez azt jelenti, hogy elvileg lehet tárolni egy többé-kevésbé természetes állapot és az emberi agy.
Isolated agyat lehet egy jó modell, például, a tanulmány a gyógyszerek: mivel a meglévő szabályozási korlátozások érvényesek az emberekre, és nem az egyes szerveket. Azonban az etikai szempontból, ez felveti egy csomó kérdést. Még a kérdés az agyhalál marad a „szürke zóna” a kutatók számára - annak ellenére, hogy a hivatalos orvosi szempontok, számos hasonló országot, ahonnan a visszatérés a normális élet lehetséges. Mit mondhatunk a helyzetet, amikor azt mondjuk, hogy az agy még mindig életben van. Mi van, ha elszigetelve a test az agy továbbra is tartani magát minden vagy néhány jele az identitás? Akkor lehetséges, hogy elképzelni a helyzetet korábban leírt ebben a cikkben.
Ahol a tudat hazugság
Annak ellenére, hogy akár 80-es években a XX században létezett tudósok körében támogatja az elmélet a dualizmus, amely elválasztja a lelket a testtől, a mi időnkben, még filozófusok, szentelt a tanulmány a psziché, egyetértünk abban, hogy az összes, hogy hívjuk a tudat által létrehozott anyagot agyban (történelem, a kérdés olvasható részletesebben például Az ebben a fejezetbenHol van a tudat: a háttér és kutatási perspektívák könyvéből Nobel-díjas Eric Kandel "In Search of Memory").
Sőt, a mai technikák, mint például a funkcionális mágneses rezonancia képalkotás, a tudósok Láthatjuk, hogy milyen agyi területek aktiválódnak végrehajtása során konkrét mentális gyakorolja. Mindazonáltal a tudat fogalmát, mint egész túl efemer, és a tudósok még mindig nem állapodtak, hogy ez egy sor folyamatok játszódnak le az agyban, vagy kódolva van felelnie bizonyos idegrendszeri összefüggéseket.
Azt mondja könyvében, Kandel, a betegek műtéti elválasztjuk agyféltekét tudat, hiszen két részre osztottuk, amelyek mindegyike kap egy független világnézetét.
Ezek és hasonló esetekben idegsebészeti gyakorlatban azt jelzik, legalább az a tény, hogy a létezése a tudat az agy integritásának szimmetrikus szerkezetre nincs szükség. Néhány tudós, köztük a felfedezője a DNS szerkezete, Francis Crick, aki a végén az élet kezdett érdeklődni a neurológia, úgy véljük, hogy az a tudat határozza meg az egyedi szerkezetek az agyban.
Lehet, hogy bizonyos idegi lánc, és lehet a helyzet támogató agysejtek - astrocytákbanHogy egy személy, míg más állatok, ez elég speciális. Különben is, mielőtt a modellezés egyéni emberi agyi struktúrák in vitro ( "In vitro"), vagy akár in vivo (Ennek része az állati agy) a tudósok már elérte.
Ébredjen a bioreaktorban
Nem ismert, hogy hamarosan jön a kísérletek teljes agyat kivont az emberi test - az első szakemberek neurológia és etika kell fogadnia, hogy a szabályokat a játék. Mindazonáltal laboratóriumokban Petri-csészében vagy bioreaktorban már termesztikEmelkedik a háromdimenziós emberi agy kultúrák „Mini-agy”, hogy utánozzák a szerkezet „nagy” az emberi agy, vagy egy adott osztályon.
Az embrionális fejlődés során a szervei vannak kialakítva szerint bizonyos szakaszaiban bizonyos gének beágyazott program elve szerint az önszerveződés. Sem kivétel, és az idegrendszert. A kutatók azt találták, hogy ha egy kultúra őssejtek alkalmazásával bizonyos anyagok differenciálódását indukáló idegsejtekbe szövetek, ez vezet a spontán átrendeződések sejttenyészetben, hasonló során bekövetkező neurális cső morfogenezis embrió.
„Default” indukált ilyen módon őssejtek differenciálódnak, hogy a végén a kéreg-neuronok agy, de hozzáadásával külső jelző molekulák egy Petri-csészébe állíthatjuk elő, például a sejtek középagy, striatum vagy a gerincvelőben. Kiderült, hogy a pohár is termeszthetőEgy belső mechanizmusa corticogenesis embrionális őssejtek ez a kéreg, valamint az agyban, amely több réteg neuronokban és asztrocitákban tartalmazó segédanyagokat.
Egyértelmű, hogy a kétdimenziós tenyészetek erősen egyszerűsített modellben. Az elv az önszerveződés az idegszövet segített tudósok, hogy gyorsan ugrani háromdimenziós struktúrákat hívják sejtszervecskék gömböket és az agyi. A szervezési eljárás a szövetet változása befolyásolja a kezdeti feltételek, mint például a kezdeti sűrűsége a kultúra és a heterogenitás a sejtek, és a külső tényezők. Aktivitásának módosítására az egyes jelátviteli utak, akkor is elérni kialakulását organelle fejlett struktúrák, mint például az optikai pohár retina hám, érzékenyCell sokféleség és hálózati dinamika a fényérzékeny emberi agy organoids fény.
Egy speciális feldolgozó hajó és a növekedési faktorok hagyjuk tudósok kapnak directionallyModellezése emberi agykéreg fejlődése in vitro alkalmazásával indukált pluripotens őssejtek humán agyi organoid hozzá tartozó előagy (félgömbök) kéreg, a fejlesztés, amely szerint a gének expressziójának és markerek megfelel az első trimeszteri magzati fejlődés.
A tudósok a Stanford vezetett Serghiou Pask (Sergiu Pasca) alakultFunkcionális agykérgi idegsejtek és asztrociták emberi pluripotens őssejtek 3D tenyészetben módon növekszik csomók, hogy szimulálják az előagy közvetlenül a Petri-csészébe. A méret ilyen „agya” körülbelül 4 mm, de miután 9-10 hónapos érés agykérgi neuronokban és asztrocitákban megfelelnek ebben a szerkezetbenEmberi astrocyta érlelés Rögzített 3D agyi kortikális gömböcskék levezetve pluripotens őssejtek születés utáni fejlődés szintje, azaz a fejlettségi szintje a baba a szülés után azonnal.
Fontos, hogy a őssejtek növekedését ezeket a struktúrákat lehet venni az egyes személyekre, mint például a betegek genetikailag meghatározott betegségek, az idegrendszer. A géntechnológia sikere arra utalnak, hogy a tudósok hamarosan képesek megfigyelni in vitro A fejlesztés a neandervölgyi agy vagy denisovtsa.
2013-ban, a kutatók az Institute of Molecular Biotechnology az Osztrák Tudományos Akadémia publikált egyAgyi organoids modell az emberi agy fejlődését és microcephaliaLeírja a termesztés bioreaktorban a kétféle őssejtek, „az agyban miniatűr”, utánozva a szerkezet az emberi agy egészének.
Organelle különböző zónák megfelelnek a különböző agyterületek: a hátsó, középső és elülső és „előagy” még azt mutatta, további differenciálódását részvények ( „félteke”). Ami fontos, az a mini-agy, amelynek összege szintén nem több mint néhány milliméter, a kutatók megfigyelték jelei tevékenység, különösen ingadozások kalciumkoncentráció belül neuronok, amelyek jelzik a gerjesztési (a részleteket az ebben a kísérletben olvasási képes itt).
A cél a tudósok már nem csak reprodukálni alakulását az agyban in vitroHanem, hogy tanulmányozza a molekuláris folyamatok vezetnek microcephalia - fejlődési rendellenességek, amelyek előfordulnak különösen a fertőzés során embrió Zika vírus. Ehhez a munkához a szerzők felvetették ugyanazon mini-agy a beteg sejteket.
Annak ellenére, hogy a lenyűgöző eredményeket, a kutatók biztosak voltak benne, hogy az ilyen sejtszervekre nem tudja megvalósítani semmit. Először is, ebben az agyban mintegy 80 milliárd neuron és sejtszervecskék nőtt nagyságrenddel kisebb. Így a mini-agy egyszerűen fizikailag nem képes maradéktalanul ellátni a funkcióját az agyban.
Másodszor, természete miatt az „in vitro” néhány struktúrákat található elég kaotikus és szabálytalan alakú, nem-fiziológiás kapcsolatokat egymással. Ha a mini-agy valami és azt hitte, egyértelműen valami szokatlan számunkra.
Annak érdekében, hogy megoldja a problémát a kölcsönhatás a szervezeti egységek közötti, idegtudományi javasolta, hogy a modell az agy egy új szintre, mely nevét „assembloidy”. Mert a formáció első külön-külön szaporítottuk organellumok megfelelő külön részletekben az agy, és akkor vannak olvasztva.
Ez a megközelítés, a tudósok használtAssembly funkcionálisan integrált humán előagy gömbök hogy tanulmányozzák a kéreg beépített úgynevezett interneuronok, amelyek megjelennek kialakulása után a nagy neuronok vándorlással a szomszédos előagy. Assembloidy származó kétféle idegszövet, hagyjuk, hogy vizsgálja megsértése interneuronok migráció epilepsziás betegek és az autizmus.
Ébredjen valaki másnak a testét
Még az összes javulás lehetséges „brain in vitro” súlyosan korlátozzák három alapvető feltétele. Először is, nincs érrendszer, amely lehetővé teszi az oxigén szállítását és a tápanyagok a belső struktúrákat. Emiatt, a méret a mini-agya korlátozódnak a molekulák diffúzióját a szövet. Másodszor azért, mert nincs immunrendszer által mikrogliasejtek: normál, ezek a sejtek vándorolnak a központi idegrendszer kívülről. Harmadszor, a szerkezet, a növekvő az oldatban, nincs külön biztosított mikrokörnyezetben a test által, amely korlátozza a számát jelző molekulák bejutását. A megoldást ezekre a problémákra az lenne, hogy hozzon létre egy kiméra állat modell az agyban.
Az utóbbi munkaegy in vivo modellje funkcionális és erezett emberi agy organoids Amerikai tudósok a Salk Institute által vezetett Fred Gage (Fred Gage) leírják az integráció az emberi agyi organelle (azaz mini-agy) az egér agyban. Annak érdekében, hogy ezt, a kutatók első beépített DNS-ébe az őssejt-gén zöld fluoreszcens fehérjét, hogy a sorsa a fejlődő idegszövet lehetne mikroszkóp segítségével figyeltük meg. Ezekből sejteket 40 napig sejtszervecskék, hogy miután beültettük az üreg retrospleniális kéregben immunhiányos egér. Három hónap után, 80 százaléka az állatok fogott az implantátumot.
A kiméra egerek agyában vizsgáltuk a nyolc hónap. Azt találtuk, hogy organellumok, amelyek könnyen meg lehet különböztetni a parázslás egy fluoreszcens fehérje, sikeresen integrált, kialakítva egy kiterjedt érrendszer, az axonok nőtt és kialakítva szinapszisok idegi folyamatok mester agyban. Ezen túlmenően, a gazda az implantátum mozgott mikrogliasejtek. Végül, a kutatók megerősítette a funkcionális aktivitását neuronok - mutattak elektromos aktivitást és a kalcium-ingadozások. Így az emberi „mini-agy” teljes mértékben része lett az egér agyban.
Meglepő módon, a viselkedését a kísérleti egerek integráció az emberi idegszövet darab nem befolyásolja. A teszt térbeli tanulási kiméra egér az agy mutatott ugyanazt az eredményt, mint a normál egerek, és a különbözött még rosszabb memória - magyarázták a kutatók ezt azzal a ténnyel, hogy tettek az implantáció egy lyuk a kéreg félgömbön.
Mindazonáltal a céllal, hogy ezt a munkát nem kapok okos egér az emberi tudat és létrehozása in vivo modellje agyi sejtszervecskék személy rendelkezik egy hálózati hajók és mikrokörnyezet különféle orvosbiológiai alkalmazásokban.
A kísérlet egy teljesen más fajta felElőagy megtapadást humán gliasejtek progenitor sejtek fokozza a szinaptikus plaszticitás és a tanulás felnőtt egerekben A tudósok a Center for Translational neyromeditsiny a University of Rochester 2013. Mint már korábban említettük, a kisegítő csontvelői sejtek (asztrociták) Humán különböznek más állati sejtekben, különösen egerekben. Emiatt a kutatók azt sugallják, hogy az asztrociták fontos szerepet játszanak a fejlesztési és karbantartási az emberi agy funkcióit. Annak vizsgálata, hogy dolgozzon ki egy kiméra egér az emberi agy asztrociták, tudósok feltöltött elődei járulékos sejtek az agyban egérembriókon.
Kiderült, hogy a kiméra emberi agy asztrociták dolgozni háromszor gyorsabb, mint az egér. Sőt, a kiméra egerek agyi sokkal intelligensebb, mint az átlagos sok tekintetben. Ők úgy vélik, gyors, jobban képzett és koncentrált a labirintusban. Valószínűleg kiméra egerek nem úgy gondolkodnak, mint az emberek, de talán tudták, hogy úgy érzi, a következő lépés az evolúció.
Mindazonáltal a tanulmány az emberi agy rágcsálók távol az ideális modell. Az a tény, hogy az emberi idegszövet érlelődik szerinti néhány belső molekuláris óra, és töltsük be a másik szervezet nem a folyamat felgyorsítása. Tekintettel arra, hogy az egerek élt csak két év, és a teljes kialakulása az emberi agy úgy egy pár évtizedben a hosszú távú folyamatok ebben a formában kiméra agyi vizsgálat lehetetlen. Talán a jövőben a neurológia is túl van az emberi agy akváriumok - hogy megtudja, hogyan etikátlan tudósok csak meg kell tanulni olvasni mások gondolataiban, és a modern technológia, úgy tűnik, hamarosan lehetővé teszi, hogy tennie.
lásd még
- 8 gondolatkísérletekben hogy fog úgy gondolja →
- 4 kérdés, hogy segítsen kezdeni egy érdekes beszélgetést →
- Hogyan megfejteni a titkait az agy, és megtanulják kezelni azt: 15 hasznos könyvek →