Die einzigartigen Experimente von Wissenschaftlern aus Stanford haben gezeigt, dass menschliche Neuronen perfekt in das Gehirn eines Tieres integriert sind, was es uns ermöglicht, die Grundlagen neurologischer Entwicklungsstörungen beim Menschen viel detaillierter zu untersuchen. Das Studium der Natur von Krankheiten in einem lebenden Organismus in einem sehr frühen Lebensstadium wird Hinweise auf viele neuropsychiatrische Störungen liefern.
In der ersten Phase der Experimente züchteten die Wissenschaftler Gehirnorganellen aus menschlichen Hautzellen. Insgesamt gelang es ihnen, mehr als zehn Arten von Organoiden herzustellen, die verschiedene Teile des Gehirns darstellen. Das Studium dieser Organellen in einer Petrischale ermöglicht es Ihnen, Antworten auf einige Fragen über die Natur und Entwicklung einer bestimmten Krankheit zu finden, aber nur in der natürlichen Umgebung - dem Gehirn - können Sie das tatsächliche Bild der Krankheit beobachten.
Zu diesem Zweck haben Wissenschaftler neugeborenen Ratten, deren Gehirn sich noch sehr aktiv entwickelt, Organoide implantiert. Sie wurden an der gleichen Stelle im Gehirn platziert, um die Entwicklung leichter kontrollierbar zu machen.
Weitere Beobachtungen zeigten, dass menschliche Organellen perfekt in das Gehirn von Ratten integriert waren und komplexe neuronale Verbindungen mit lokalen Schaltkreisen bildeten. Sechs Monate später versorgten sie etwa ein Drittel der Gehirnhälfte, wo sie ursprünglich eingeführt wurden. Menschliche Nervenzellen stellten zum Beispiel direkten Kontakt zum Thalamus her, der für die Übertragung sensorischer Signale zuständig ist.
Timothy-Syndrom
Die Erprobung des neuen Modells begann am Beispiel des Timothy-Syndroms, einer seltenen genetischen Erkrankung, die eng mit Autismus und Epilepsie verbunden ist. Organoide eines Patienten mit Timothy-Syndrom wurden in eine Gehirnhälfte des Tieres transplantiert, und ein Organoid einer gesunden Person wurde in die andere transplantiert. Nach etwa 5-6 Monaten bemerkten die Wissenschaftler signifikante Unterschiede zwischen der elektrischen Aktivität der beiden Hemisphären.
Sie stellten beispielsweise fest, dass Neuronen in der Hemisphäre des Timothy-Syndroms viel kleiner waren und ihnen Dendriten fehlten, um mit benachbarten Zellen zu kommunizieren.
„Durch die Untersuchung der Organellen in einer Petrischale haben wir viel über die Krankheit gelernt, aber erst jetzt konnten wir die Unterschiede im Zusammenhang mit der neuronalen Aktivität erkennen“, kommentierte Sergiu Pasca, der Autor der Arbeit. Ähnliche Experimente sind nun geplant, um Autismus, Schizophrenie und andere Störungen zu untersuchen, um ihre Natur besser zu verstehen.
Verhaltensmanipulation
In anderen Experimenten wurden menschliche Organellen so hergestellt, dass Neuronen auf eine bestimmte Frequenz blauer Laserstrahlung reagierten. Verschiedene Arten von "Training" führten bald dazu, dass das Gehirn blauem Licht ausgesetzt wurde, um Neuronen schnell zu stimulieren und das gewünschte Verhalten der Tiere zu fördern. In diesem Fall brachten die Wissenschaftler blaue Lichtblitze mit Zugang zu Wasser in Verbindung.
Diese Ergebnisse belegen die Komplexität der geschaffenen Plattform, die nun in verschiedene Richtungen genutzt werden kann. Zunächst wollen Wissenschaftler damit die Anfänge neuropsychiatrischer Erkrankungen untersuchen und neue Medikamente testen.
Währenddessen arbeitete ein anderes Forscherteam mit Neuronen in einer Petrischale und brachte ihnen bei, wie man das Computerspiel Pong spielt. Ihr komplexes Modell wurde auch entwickelt, um neurologische Erkrankungen zu untersuchen.
2022-10-20 05:28:30
Autor: Vitalii Babkin