Zerebralen organoids sind künstlich gezüchtet werden, 3-D-Gewebe Kulturen, die das menschliche Gehirn ähneln. Jetzt haben Forscher aus Japan berichten funktionelle neuronale Netzwerke, die aus diesen organoids in einer Studie publishing-27. Juni in der Zeitschrift Stem Cell Reports. Obwohl die organoids sind nicht eigentlich „denken,“ die Forscher, die neue tool—welches erkennt die neuronale Aktivität mit organoids—könnte eine Methode für das Verständnis der menschlichen Gehirn-Funktion.
„Weil Sie nachahmen können zerebrale Entwicklung, zerebralen organoids kann verwendet werden als Ersatz für das menschliche Gehirn zur Untersuchung komplexer Entwicklungs-und neurologische Störungen,“ sagt entsprechenden Autor, Jun Takahashi, ein professor an der Universität Kyoto.
Jedoch, diese Studien sind eine Herausforderung, denn die aktuellen zerebralen organoids fehlen wünschenswert unterstützende Strukturen, wie Blutgefäße und der umgebenden Gewebe, Takahashi sagt. Seit Forscher haben eine begrenzte Fähigkeit zu beurteilen, die organoids‘ neuronale Aktivitäten, es wurde auch schwierig, umfassend zu bewerten die Funktion von neuronalen Netzwerken.
„In unserer Studie, haben wir eine neue funktionale Analyse-tool zur Bewertung der umfassenden dynamischen ändern der Netzwerk-Aktivität in einem Feld erkannt, denen sich die Aktivitäten von über 1.000 Zellen“, sagt der erste und der co-entsprechenden Autor Hideya Sakaguchi, ein Postdoc-Stipendiat an der Universität Kyoto (zurzeit am Salk-Institut). „Die aufregende Sache über diese Studie ist, dass wir in der Lage waren zu erkennen, die dynamischen Veränderungen in der Kalzium-Ionen Aktivität und visualisieren umfassende Zell-Aktivitäten.“
Zum generieren des organoids, Takahashi, Sakaguchi, und Ihr team ein ball von pluripotenten Stammzellen, die das potential zur Differenzierung in verschiedene Gewebe des Körpers. Dann legten Sie die Zellen in eine Schale gefüllt mit Kulturmedium, das nachahmen der Umwelt notwendig für die Gehirnentwicklung. Über die organoids, das team erfolgreich visualisiert synchronisierten und nicht synchronisierten Aktivitäten in Netzwerken und verbindungen zwischen den einzelnen Neuronen. Die synchronisierte neuronale Aktivität, die Grundlage für die verschiedenen Funktionen des Gehirns, einschließlich Gedächtnis.
„Wir glauben, dass unsere Arbeit stellt die Möglichkeit, eine breit angelegte Bewertung der menschlichen Zell-abgeleiteten neuronalen Aktivität,“ Sakaguchi sagt. Die Methode könnte den Forschern helfen zu verstehen, Prozesse, durch die Informationen codiert im Gehirn durch die Aktivität von spezifischen zellpopulationen, sowie die grundlegenden Mechanismen von psychiatrischen Erkrankungen, sagt er.
Während zerebralen organoids ein Mittel bereitzustellen, die für das Studium des menschlichen Gehirns, ethische Bedenken wurden bereits angehoben in Bezug auf die neuronale Funktion von zerebralen organoids.
„Weil zerebralen organoids imitieren den Entwicklungsprozess, ein Anliegen ist, dass Sie auch geistige Aktivitäten, wie das Bewusstsein in die Zukunft“, so Sakaguchi sagt. „Einige Leute haben auf die berühmten „brains in a vat‘ Gedankenexperiment vorgeschlagen, die von Hilary Putnam, dass Gehirn platziert in einem Bottich von lebenserhaltenden Flüssigkeit mit der Verbindung zu einem computer haben können dem gleichen Bewusstsein als menschliche Wesen.“
Jedoch, Takahashi und Sakaguchi glauben, dass die zerebralen organoids sind unwahrscheinlich, Bewusstheit zu entwickeln, weil Sie keinen input aus Ihrer Umgebung.
„Bewusstsein erfordert subjektive Erfahrung und zerebralen organoids ohne sensorische Gewebe keine sensorischen input und motorischen output,“ Sakaguchi sagt. „Allerdings, wenn zerebralen organoids mit einem input-und output-system Entwicklung von Bewusstsein erfordert moralische überlegung, die Grundlagen-und angewandte Forschung der zerebralen organoids wird eine enorme ethische Herausforderung.“
In der Zukunft angewendet organoid Forschung wird wahrscheinlich erkunden Sie die drei wichtigsten Bereiche—drug discovery, Modellierung neuropsychiatrische Erkrankungen und die regenerative Medizin, Takahashi sagt.