Wächst ein cerebral-Trakt in einem mikroskaligen Gehirn Modell
Es braucht eine Menge von verbindungen, um die menschliche Intelligenz. Die Funktion des Gehirns hängt davon ab, Kontakte zwischen verschiedenen Regionen innerhalb des Gehirns. Um zu untersuchen, wie diese Verbindung möglich ist-und wie es schief gehen — internationale Forscher von Der Universität von Tokyo, gewachsen, ein funktionierendes Modell einer zerebralen Trakt in das Labor.
Der cortex ist in Gebiete aufgeteilt, die von Neuronen mit unterschiedlichen Rollen, wie die Erstellung oder Verarbeitung von Sprache, Bewegung, vision, etc. Diese kortikalen Bereiche Kommunikation durch die zerebralen Bahnen, gebildet durch Bündel (Hefte) von dünnen und langen Fortsätze der Nervenzellen genannt Axone. Die Tokio-Studie, geführt durch die Universität Institute of Industrial Science (IIS), erfand eine Methode zum erstellen von Nervenfasern imitiert cerebral-Trakt. Dies könnte helfen, die Beantwortung von Fragen darüber, wie lange die verbindungen im Gehirn gebildet werden, und letztlich, wie die Flächen integrieren, separate kognitive Aufgaben in einer unified intelligence.
Unter der Leitung von Yoshiho Ikeuchi, das team wuchs Sphäroide von Neuronen, die Nachahmung von der Hirnrinde, über induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) von Menschen. Wenn zwei Sphäroide wurden, platziert an beiden enden der microdevice, sofern physische Anweisungen, begannen Sie zu erweitern Axone zueinander entlang einer schmalen Kanal getrennt.
„Nach 25 Tagen, die beiden Tentakel, die der Axone erreicht den ganzen Weg hinunter den Kanal, und die beiden kortikalen Sphäroide verbunden waren“, sagt Ikeuchi. „Wir wissen, war dies eine funktionelle elektrische Verbindung, denn wenn man Sphäroid wurde elektrisch stimuliert, der andere reagieren würde, und nach einer kurzen Verzögerung. Dies ähnelt der situation in einem realen Gehirn, wo weit entfernte Regionen zu kommunizieren, während der Wahrnehmung“.
Die Entwicklung des Gehirns ist Komplex, und in der Tat ist die „zerebrale Traktate“ wuchs nur in den richtigen Umständen. Wenn ein Ende des microdevice leer war, Axone noch entstand aus den Neuronen, die am anderen Ende, aber deutlich weniger effizient. Platzieren Sie ein Objekt wie eine Glasperle am Ende leer hab nichts zu verbessern Faszikel Wachstum.
„Der Sphäroide die Förderung der jeweils anderen zu wachsen Schriften ist sehr interessant“, sagt Takaaki Kirihara, der Erstautor der Studie, in iScience. „Es bedeutet, dass gegnerische Axone gegenseitig guide einander, verbinden zwei Gruppen von Neuronen. Dies könnte helfen, erklären, wie wechselseitige verbindungen gebildet werden, die zwischen entfernten Regionen des Gehirns, manchmal sogar zwischen verschiedenen Hemisphären.“
Obwohl die Axone wachsen in einer microdevice sind keineswegs das gleiche wie das lebende Gehirn, es ist ein Hinweis darauf, dass die Gewebe-Kultur-Modell war realistisch. Das gen L1CAM bekannt ist essentiell für cerebral-Trakt Bildung. Wenn L1CAM wurde knocked-down (unterdrückt), die in die Sphäroide, viele der Axone Fehler beim montieren in einem bundle. Dies deutet darauf hin das Modell könnte verwendet werden, um die Studie nicht nur das normale Hirngewebe, aber auch Entwicklungsstörungen der Hirnrinde-Trakt.
In Zukunft wird die Gruppe schlägt vor, über die aktuellen setup-durch den Aufbau einer Kultur Gerät, das dehnt sich aus, während die kortikale Sphäroide wachsen-so wie der Schädel wird immer größer, durch die kindheit. Für jetzt, obwohl, die Ergebnisse zeigen, dass Stammzellen können verwendet werden, um realistische Modelle von Nervenzellen, Axone und deren koordiniertes Wachstum. Dies eröffnet die Möglichkeit, wichtige Einblicke in, wie das junge Gehirn ist verdrahtet.