Искусственный мозг-пончик реагирует на раздражители словно настоящий

Американские учёные создали трёхмерную структуру, подобную человеческому мозгу. Она успешно функционировала в течение нескольких месяцев в лабораторных условиях, причём в ней наблюдались электрические сигналы. Модель также реагировала на раздражения, как настоящий мозг. Что любопытно, внешне структура больше напоминает пончик с джемом, чем искусственный орган.

В своей работе исследователи использовали губчатый композитный каркас, созданный из протеинов шёлка и мягкий гель на основе коллагена. Настоящие нейроны были закреплены на этой структуре, а гель позволял аксонам прорастать через него.

Это ещё один шаг, который приблизил науку к созданию функционирующего искусственного человеческого мозга. С помощью подобных моделей можно изучать различные заболевания мозга, такие как болезнь Альцгеймера, а также разрабатывать лечение для людей, страдающих от черепно-мозговых травм.

"Наша цель – создание устойчивых трёхмерных тканей, которые помогут в изучении заболеваний мозга, а также в разработках различных видов лекарственной терапии и моделировании лечения функций мозга", – говорит Дэвид Каплан (David Kaplan), ведущий автор исследования.

Каплан и его коллеги создали каркас в форме пончика для нейронов головного мозга крысы. Отверстие было заполнено гелем, который позволил аксонам связаться между собой и передавать нервные импульсы. Ранее многие другие исследовательские группы создавали двухмерные структуры, которым не удавалось выживать в течение столь длительных периодов времени. Выращенные в чашках Петри плоские структуры нейронов не создавали похожие на естественные нейронные связи. Нынешняя технология, ко всему прочему, функционирует более двух месяцев, что делает её отличным "полигоном" для длительных экспериментов.

Учёные также травмировали структуру небольшими грузами, что имитировало сотрясение мозга. Таким образом можно было наблюдать нарушения в структуре нейронных связей во время травмы и посттравматического восстановления: зачастую сотрясение мозга влияет на различные регионы по-разному, поэтому необходимо тщательное изучение этого вопроса.

Команда доктора Каплана соединила биоматериалы и нейробиологические технологии, что позволило создать функциональную микроткань, которая оказалась электрически возбудимой и способной реагировать на внешние раздражители. Возможно, искусственный мозг в будущем можно будет соединить и с другими структурами – например, имитирующими кровоснабжение, что позволит создавать в лабораториях всё более сложные ткани.

Разумеется, искусственная структура, похожая на пончик, далеко не полностью идентична реальному человеческому мозгу. Но эксперты из области биоинженерии уверены, что создание органов почти неотличимых от настоящих, уже не за горами.

Подробности исследования были описаны в статье издания Proceedings of the National Academy of Sciences.