Oamenii de știință japonezi au construit circuite cerebrale umane în laborator

O echipă de cercetare din Japonia a reușit să recreeze circuite neuronale umane cheie în laborator folosind modele cerebrale minuscule, multi-regionale.

Aceste structuri sunt cultivate din celule stem pluripotente induse (iPS) și sunt concepute pentru a imita modul în care diferite părți ale creierului uman se conectează și comunică. Folosind acest sistem, oamenii de știință au arătat că talamusul joacă un rol central în formarea circuitelor neuronale specializate din cadrul cortexului cerebral uman.

• Cum ar putea viitoarele misiuni spațiale să contamineze Luna și să distrugă indicii despre originea vieții?
• De ce oamenii din Brazilia pot trăi mai mult de 110 ani?

Studiul a fost publicat în jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences.

Cortexul cerebral conține multe tipuri diferite de neuroni care trebuie să comunice eficient între ei și cu alte regiuni ale creierului. Aceste conexiuni sunt esențiale pentru funcțiile de bază ale creierului, inclusiv percepția, gândirea și cogniția.

La persoanele cu afecțiuni neurodezvoltate, cum ar fi tulburarea de spectru autist (TSA), aceste circuite corticale se dezvoltă sau funcționează adesea anormal.

Un rol central în formarea circuitelor neuronale

Din acest motiv, înțelegerea modului în care circuitele neuronale se formează și se maturizează este critică pentru descoperirea rădăcinilor biologice ale acestor tulburări și pentru dezvoltarea de noi tratamente.

Cercetările anterioare pe rozătoare au arătat că talamusul joacă un rol important în organizarea circuitelor neuronale din cortex. Cu toate acestea, modul în care talamusul și cortexul interacționează în timpul formării circuitelor în creierul uman a rămas în mare parte necunoscut.

Studierea acestui proces direct pe oameni este dificilă din cauza limitărilor etice și tehnice privind obținerea țesutului cerebral. Pentru a depăși aceste provocări, oamenii de știință au apelat la organoizi – structuri tridimensionale cultivate din celule stem care seamănă cu organele reale.

Deși organoizii sunt utili, un singur organoid nu poate capta interacțiunile complexe dintre diferite regiuni ale creierului. Pentru a studia formarea circuitelor neuronale într-un mod mai realist, cercetătorii folosesc asembloizi, care sunt creați prin combinarea fizică a doi sau mai mulți organoizi.

Un nou instrument pentru studierea tulburărilor cerebrale

Profesorul Fumitaka Osakada, studentul Masatoshi Nishimura și colegii lor de la Universitatea Nagoya au dezvoltat asembloizi care modelează interacțiunile dintre talamus și cortex.

Echipa a generat mai întâi organoizi corticali și talamici separați, care au fost apoi fuzionați, permițând observarea interacțiunii celor două regiuni pe măsură ce se dezvoltă, scrie Sciencedaily.

Cercetătorii au observat că fibrele nervoase de la talamus au crescut spre cortex, în timp ce fibrele corticale s-au extins spre talamus. Aceste fibre au format sinapse între ele, amintind îndeaproape de conexiunile văzute în creierul uman.

Oamenii de știință au descoperit că activitatea neuronală s-a răspândit de la talamus în cortex sub formă de valuri, creând o activitate sincronizată în rețelele corticale. S-a observat că această intrare întărește selectiv anumite tipuri de neuroni, ajutându-i să formeze rețele coordonate.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință au descoperit un circuit cerebral ascuns care rescrie vederea

Oamenii de știință descoperă un circuit cerebral care poate opri durerea cronică

Un simplu truc cu lumina dezvăluie căi cerebrale ascunse în detaliu microscopic

Câinii anxioși au o activitate cerebrală similară oamenilor anxioși