Zinātnieki cenšas radīt cilvēku un citu dzīvnieku smadzenes pēc iespējas tuvāk mūsdienām. Tas ir svarīgi eksperimentiem, orgānu transplantācijai un slimību izpētei. Iespējams, ka tuvākajā nākotnē mēģenēs būs iespējams audzēt paraugus ar apziņu.
Cūkas bez galvas
2018. gada aprīlī žurnāls Nature publicēja 17 pasaules vadošo neirofiziologu atklātu vēstuli, kurā tika aicināts izstrādāt noteikumus un ierobežojumus eksperimentiem ar mākslīgi audzētiem nervu audiem, jo ļoti drīz būs iespējams atjaunot ne tikai struktūras, bet arī smadzeņu funkcijas. Citiem vārdiem sakot, ļoti iespējams, ka daži laboratorijas paraugi uzrāda samaņas pazīmes, un jums tam jābūt gatavam. Faktiski tā bija atbilde uz Jēlas universitātes zinātnieku ziņojumu, ka viņi 36 stundas uzturēja dzīvas cūkas smadzenes, atdalītas no ķermeņa. Lai atjaunotu asinsriti vairāk nekā simts dzīvnieku smadzenēs četras stundas pēc to galvas, tika izmantota speciāli izstrādāta BrainEx apsildāmo sūkņu sistēma un sintētiskais asiņu aizstājējs. Šādā veidā reanimētajās smadzenēs tika atrasti miljardiem dzīvo, efektīvu nervu šūnu. Tomēr elektriskās aktivitātes nenotika - to parādīja elektroencefalogramma. Tāpēc zinātnieki secināja, ka smadzenes ir dzīvas, bet atrodas komā, kas nozīmē, ka nav apziņas. Pēc darba autoru domām, atdzīvinātās cūku smadzenes var arī turpmāk būt par materiālu jaunu zāļu testēšanai pret vēzi vai Alcheimera slimību. Turklāt tehniski šo atklājumu var uzskatīt par veidu, kā saglabāt orgānu dzīvu turpmākai transplantācijai vai likt smadzenes audzēt laboratorijas darbā. Pēc darba autoru domām, atdzīvinātās cūku smadzenes var arī turpmāk būt par materiālu jaunu zāļu testēšanai pret vēzi vai Alcheimera slimību. Turklāt tehniski šo atklājumu var uzskatīt par veidu, kā saglabāt orgānu dzīvu turpmākai transplantācijai vai likt smadzenes audzēt laboratorijas darbā. Pēc darba autoru domām, atdzīvinātās cūku smadzenes var arī turpmāk būt par materiālu jaunu zāļu testēšanai pret vēzi vai Alcheimera slimību. Turklāt tehniski šo atklājumu var uzskatīt par veidu, kā saglabāt orgānu dzīvu turpmākai transplantācijai vai likt smadzenes audzēt laboratorijas darbā.
Smadzenes testa mēģenē
Šī problēma ir cieši risināta kopš 2000. gadu vidus, kad japāņu biologi ir pastāvīgi audzējuši smadzeņu garozu, hipofīzi un redzes kausu - diencephalon sienas izaugumu zīdītāju embrijā. Cilmes šūnas visur ir izmantotas kā celtniecības materiāli. 2012. gadā amerikāņu zinātnieki laboratorijas apstākļos ieguva priekšgala smadzenes ar garozu, kuras attīstības stadija grūtniecības pirmā trimestra beigās atbilda cilvēka embrija smadzenēm. Stenfordas universitātes eksperti devās tālāk, un trīs gadus vēlāk izveidoja mazus gabaliņus, kas imitēja jaundzimušā bērna smadzenes tūlīt pēc piedzimšanas. Tajā pašā laikā Ohaio universitātes pētnieki no cilmes šūnām izaudzēja pilnvērtīgas cilvēka smadzenes, kas atbilst piecu nedēļu vecā embrija līmenim. Pēc eksperimenta autoru domām,gandrīz pilnībā reproducēja visas galvenās smadzeņu zonas, bet asinsvadu sistēmas trūka. Tāpēc viņš nevarēja tālāk attīstīties un darboties.
Mazs, bet attāls
Testa mēģenes smadzenes joprojām ir ļoti mazas. Piemēram, Stenfordas paraugu izmēri ir tikai trīs līdz četri milimetri. Ohaio izgatavotie orgāni nav lielāki par dzēšgumiju zīmuļa galā.
Reklāmas video:
Galvenais samazināšanas iemesls ir skābekļa un barības vielu trūkums, ko asinsvadu sistēma piegādā iekšējiem orgāniem. Mākslīgajām smadzenēm šādas sistēmas nav, un vienīgais iespējamais veids, kā nepieciešamo vielu molekulas var iekļūt, ir caur audiem.
Turklāt barības vielu šķīdums, kurā audzē smadzenes, nespēj pilnībā reproducēt īpašo mikrovidi, kurā aug un attīstās cilvēka smadzenes. Tas, savukārt, ierobežo signālmolekulu piekļuvi, kas pārraida signālus vai stimulus no šūnas uz šūnu. Dzīvā organismā signāla pārraides traucējumi izraisa vēža, autoimūno slimību un diabēta attīstību, mākslīgie - līdz izmēra ierobežojumam.
Neandertāliešu smadzenes
Viens no iespējamiem risinājumiem ir himēru dzīvnieku radīšana, tas ir, cilvēka smadzeņu audzēto daļu transplantācija uz kaut kādu laboratorijas dzīvnieku. Pirmie eksperimenti tika veikti ar pelēm. 2015. gadā Salka Bioloģisko pētījumu institūta (ASV) speciālisti paziņoja, ka viņi pārstādīja mēģenē audzētus organellus grauzēju smadzenēs un spēja tos savienot ar dzīvnieku asinsrites sistēmu. Pēc trim mēnešiem 80 procentiem peļu bija iestrādāti mākslīgie neironu audi. Tiesa, kā atzīmē darba autori, operētie grauzēji nekļuva gudrāki: viņu izturēšanās neatšķīrās no ierastās. Zinātnieki uzskata, ka šādi pētījumi radīs revolūciju reģeneratīvajā medicīnā un ļaus implantēt audzētas šūnas cilvēkiem. Ja eksperimenti būs veiksmīgi, būs iespējams pārstādīt visus mēģenē izveidotos organellus - arī neandertāliešus. Ne tik sen amerikāņu biologi laboratorijā ieguva neandertāliešu smadzenes. Šim nolūkam cilmes šūnu DNS tika ieviesta mutācija, kas raksturīga seno cilvēku genomam. Viena mutācija radikāli mainīja neironu savienojumu struktūru un pat organellu formu.
Neirdertāliešu nervu audos esošie neironi migrēja ātrāk un veidoja mazāk sinapses, salīdzinot ar cilvēka smadzenēm. Pēc pētījuma autoru domām, tas ir līdzīgs tam, kas notiek organellās, kas izgatavotas no autisma šūnām. Bet paši mākslīgie neironu audi maz saka par to, kā funkcionēs pieaugušo smadzenes - un tas zinātniekiem īpaši interesē.
Lai saprastu visus procesus, kas notiek neandertāliešu smadzenēs, jums jāfiksē elektriskā aktivitāte tajās, kas norāda uz apziņu. Un šeit zinātnieki ieies pelēkajā zonā, par kuru aprīļa vēstules autori brīdināja. Viņiem būs brīnišķīgs eksperimentālais modelis, kas palīdzēs atbildēt uz daudziem jautājumiem, taču šis modelis jutīs visu un, iespējams, sapratīs.
Alfiya Enikeeva