Cercetătorii americani au creat primul model 3D care imită ţesutul cerebral viu

Modelul, care imită o structură corticală complexă, este capabil de reacţii biochimice şi electrofiziologice şi poate funcţiona, în laborator, timp de câteva luni, potrivit cercetătorilor al căror studiu a apărut în publicaţia Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ediţia din 11-15 august.

Creierul uman rămâne unul dintre organele cel mai puţin înţelese raportat la complexitatea şi dificultăţile de studiere a fiziologiei sale în cazul persoanelor vii, se arată în studiul cercetătorilor de la Universitatea Tufts din Massachusetts, Statele Unite ale Americii.

• Lansare podcast Update Go4it. Cosmin Aioniță te ține la curent cu tot ce e nou în…
• Cum vor influența schimbările climatice agricultura românească?

„Există puţine posibilităţi de studiere profundă a unui creier viu, un domeniu de cercetare unde trebuie, deci, să găsim mereu noi modalităţi de a înţelege şi trata o gamă largă de probleme neurologice”, a subliniat profesorul David Kaplan, şeful departamentului de inginerie biomedicală al Universităţii Tufts şi autorul principal al acestui studiu finanţat de National Institutes of Health (SUA).

Cercetătorii nu au încercat simpla reproducere a circuitelor nervoase din creier, ci au reuşit să creeze o structură modulară care imită caracteristicile esenţiale ale funcţiilor fiziologice ale ţesutului cerebral.

Fiecare dintre module combină două materiale cu proprietăţi diferite. Este vorba despre o structură poroasă mai rigidă, realizată din proteine de soia, pe suprafaţa căreia se ancorează neuroni proveniţi din ţesutul cortical al şoarecilor, şi o matrice de colagen care poate fi străpunsă de prelungirile ramificate ale neuronilor, pentru a se conecta între ei, în 3D.

Toate aceste module au fost asamblate în cercuri concentrice astfel încât să simuleze straturile neocortexului (cea mai mare parte a creierului, alcătuită din cele două emisfere cerebrale).

„Ţesutul şi-a menţinut viabilitatea, în laborator, cel puţin nouă săptămâni, o perioadă mult mai îndelungată decât în cazul culturilor de celule cerebrale crescute doar pe un strat de colagen” folosite până acum în timpul studiilor”, a declarat Min Tang-Schomer, cercetătoare la Universitatea Tufts. Matricea rigidă, din proteine de soia, permite formarea unei reţele de conexiuni neuronale esenţiale pentru activitatea cerebrală, a mai precizat Tang-Schomer.

Folosind acest model, cercetătorii au putut studia efectele multiple ale traumatismelor asupra creierului, deteriorările apărute la nivel celular, activitatea electrofiziologică şi schimbările neurochimice apărute în urma rănilor.

De exemplu, atunci când cercetătorii au scăpat o greutate peste modelul de ţesut cerebral pentru a simula un traumatism grav, ţesutul a produs cantităţi mari de glutamat, un neurotransmiţător secretat de celulele cerebrale în urma unei răni a creierului.

Pentru cercetători, acest model 3D oferă ocazia unică de a reproduce în timp real reacţiile neurofiziologice şi funcţiile cerebrale în cadrul experimentelor care nu pot fi efectuate pe oameni sau animale.

Surse: Mediafax, NIH, NBC News, New York Times, Tufts