Связи с нервной системой. Ученые вырастили ткань человеческого мозга внутри мышей

Об этом пишет издание Science Alert .

Исследователи создали особую модель мышей, у которых генетически не развивалась большая часть коры головного мозга и гиппокампа. Это оставляло место для пересаженной человеческой ткани.

После трансплантации человеческие органоиды продолжали расти вместе с животными. Примерно через три месяца человеческая ткань составляла более 90% объема коры. В ней сформировались кровеносные сосуды, а нейроны стали электрически активными и установили связи с нервной системой мышей.

Некоторые нервные волокна протянулись даже к спинному мозку. В то же время исследователи подчеркивают, что животные оставались мышами: их органы чувств, подкорковые структуры мозга и остальная часть нервной системы имели животное происхождение.

При этом человеческая ткань не превратилась в полностью зрелую кору. Даже спустя примерно шесть месяцев она оставалась незрелой, а по уровню развития соответствовала примерно середине внутриутробного периода формирования человеческого мозга. В ней также не сформировалась характерная для зрелой коры организованная слоистая структура.

Тем не менее, в пересаженной ткани появились типы нейронов, которые сложно получить в лабораторных условиях. Среди них были нейроны L5-ET, передающие сигналы от коры к отдаленным участкам нервной системы.

Особое внимание ученых привлекли клетки, похожие на нейроны фон Экономо. Это необычные вытянутые нейроны, которые присутствуют в определенных участках человеческого мозга и до сих пор плохо воспроизводятся в лабораторных моделях. В предыдущем эксперименте по пересадке ткани человеческого мозга крысам их обнаружить не удалось.

Исследователи пока не знают, почему эти клетки смогли развиться именно в организме мышей. Одно из объяснений заключается в том, что человеческие нейроны получают сигналы от удаленных участков нервной системы. Определенную роль также могут играть кровоснабжение, факторы роста и взаимодействие с окружающими клетками.

Ученые также проверили, как пересаженная ткань повлияла на поведение мышей. Животных поместили в Y-образный лабиринт, позволяющий оценить рабочую память. Обычные мыши, как правило, выбирают новый рукав лабиринта, избегая того, который только что исследовали.

Мыши, лишенные большей части коры и гиппокампа, не показали результатов, превышающих случайный уровень. В то же время мыши с человеческой корой, как и контрольная группа, чаще выбирали новую ветку.

Однако исследователи предостерегают от вывода о том, что именно человеческие нейроны непосредственно улучшили результаты теста. Для подтверждения такой связи необходимы дополнительные эксперименты.

Основная цель работы заключается не в создании «более умных» мышей, а в получении новой модели для изучения заболеваний человеческого мозга. По словам нейробиолога из Стэнфордского университета Серджиу Пашки, ее потенциально можно использовать для исследования лобно-височной деменции, эпилепсии, аутизма и других нарушений развития нервной системы.

В частности, ученые планируют проверить, обладают ли нейроны фон Экономо повышенной уязвимостью при лобно-височной деменции. При эпилепсии такая модель может помочь в исследовании патологической активности человеческих нейронов и возможных способов ее коррекции.

Эксперимент также поднимает этические вопросы, касающиеся использования животных с большим количеством человеческой нервной ткани. Исследователи отметили, что эти аспекты оценивались еще до завершения работы. За животными наблюдали не только с биологической, но и с поведенческой точки зрения.