I “mini-cervelli” umani impiantati nei topi rispondono prima alla luce in una scienza: ScienceAlert

Immagina se parti mancanti, deteriorate o malate del cervello potessero essere ricresciute in un laboratorio e trapiantate per una nuova vita. Gli scienziati dell’Università della California di San Diego ci hanno avvicinato a questa realtà.

organelli corticali umani (o “piccoli cervelli”) impiantato in topi che non solo erano collegati al sistema vascolare dell’ospite, ma rispondevano a impulsi di luce che risplendevano negli occhi dei soggetti del test in modo simile al tessuto cerebrale circostante.

Nel corso di diversi mesi, i ricercatori hanno utilizzato un innovativo sistema di imaging per misurare l’attività elettrica nell’organello che segnala una risposta integrata agli stimoli visivi.

Questa è la prima volta che gli scienziati sono stati in grado di confermare in tempo reale le connessioni funzionali negli organoidi cerebrali impiantati, grazie in gran parte ai miglioramenti negli impianti che sono in grado di misurare sottili segnali neurali su microscala.

“Immaginiamo che, lungo il percorso, questa combinazione di cellule staminali Le tecniche di registrazione neurale saranno utilizzate per modellare la malattia in condizioni fisiologiche a livello dei circuiti neuronali, selezionare terapie candidate sul background genetico di un paziente e valutare il potenziale degli organoidi per ripristinare specifiche regioni del cervello che mancano, degenerate o danneggiate dopo l’integrazione, ” gli autori. Tipo.

Un team di ingegneri e neuroscienziati, guidato dal neuroscienziato Duigo Kuzum, ha sviluppato il loro nuovo sistema di registrazione per misurare simultaneamente l’attività delle onde cerebrali sia a livello macro che micro.

La configurazione utilizza microelettrodi flessibili e trasparenti realizzati in grafene Può essere impiantato in parti specifiche del cervello. Questa tecnologia altamente sintonizzata mostra accuratamente i picchi nell’attività neurale sia dell’organo trapiantato che del tessuto cerebrale circostante mentre si verificano.

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Meno di un mese dopo il trapianto, i ricercatori hanno scoperto che i loro organoidi umani avevano formato sinapsi funzionali con il resto della corteccia visiva del topo.

Dopo due mesi, il tessuto estraneo si è integrato più strettamente con il cervello dell’ospite.

Studi precedentiE il Alcuni sono stati condotti dagli stessi autori all’UCLA, che i cervelli umani in miniatura impiantati nei topi possono connettersi ai vasi sanguigni che forniscono loro ossigeno e sostanze nutritive. Anche i neuroni iniziano a maturare e ad autoregolarsi.

Nel 2019, ad esempio, sono cresciuti scienziati poliedrici Cellule staminali per me Una bolla delle dimensioni di un pisello di due milioni di neuroni organizzati che ha cercato nei suoi dintorni contatti di quartiere.

Le cellule staminali pluripotenti costituiscono anche la base degli organoidi del cervello umano. Hanno la capacità di differenziarsi in una varietà di tessuti e organi, ma solo se sono immersi nel giusto mix di molecole. Ma questa miscela è incredibilmente complessa e dipende da tempistiche molto specifiche, su cui gli scienziati stanno ancora lavorando.

Nel 2021, ha fatto notizia quando era un membro di The Brain Ho iniziato a sviluppare strutture rudimentali dell’occhioTuttavia, la possibilità di realizzare una “visione” funzionale in un cervello cresciuto in laboratorio rimane sfuggente.

D’altra parte, il trapianto di tessuto cerebrale umano cresciuto da cellule staminali in una corteccia visiva ben sviluppata può essere un obiettivo più realistico. i suoi studi Questo è stato ottenuto prima nei roditorima era difficile determinare se l’innesto estraneo ricevesse input funzionali dal resto del cervello.

Gli elettrodi metallici convenzionali non offrono un campo visivo chiaro del cervello, il che significa che gli scienziati devono rimuovere gli elettrodi per vedere correttamente la corteccia sensoriale, e questo può rovinare il successo della coltura tissutale.

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Gli elettrodi trasparenti aiutano a risolvere questo problema. Utilizzando la tecnologia di imaging fluorescente al microscopio, i ricercatori dell’Università della California, a San Francisco, hanno dimostrato che gli impulsi di luce possono stimolare il trapianto di organi umani all’interno di un cervello di topo.

“Prevediamo che, lungo il percorso, questa combinazione di cellule staminali e tecniche di registrazione dei nervi sarà utilizzata per modellare la malattia in condizioni fisiologiche; vagliare terapie candidate su organoidi specifici del paziente; e valutare il potenziale degli organoidi per ripristinare specifici persi, danneggiati o regioni cerebrali danneggiate”, ha aggiunto. Lui dice Cosum.

Lo studio è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura.

Giustina Rizzo

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