В рамках одного из экспериментов специалисты из Калифорнийского университета начали выращивать «кластеры» головного мозга человека из стволовых клеток. Затем собрали их и отправили на МКС — всего несколько сотен. Выращенные кластеры, а вернее, органоиды мозга, достигают размеров булавочной головки. В каждом таком органоиде несколько сот тысяч клеток.
Разные виды клеток группировали в различные органоиды. В июле этого года НАСА отправило органоиды при помощи ракеты на борт космической станции МКС. Это было сделано для того, чтобы выяснить, как клетки головного мозга будут вести себя в условиях нулевой гравитации.
По словам одного из авторов проекта, органоиды, заключенные в металлические капсулы, получают питательные вещества, что способствует их бурному делению. Сейчас органоиды уже немного подросли, а ученые зафиксировали электрические сигналы, сложные паттерны сигналов, свидетельствующие о том, что клетки работают слаженно. Сигналы похожи на те, что возникают в растущем мозге эмбрионов.
Команда исследователей говорит, что никто в реальности и не думал, что этот эксперимент покажет настолько интересные результаты. При этом не стоит думать, что в реальности ученые вырастили реальный мозг, пускай и маленький. Нет, это лишь отдельные элементы мозга.
Цель всего этого — изучить, что происходит с мозгом человека на ранних стадиях развития эмбриона. В рамках продолжения исследования, ученые разместили сформированные органоиды внутри паукообразных роботов, дав им возможность обмениваться сигналами.
Проект и его результаты обеспокоили научное сообщество. Доктор Кристоф Коч, представитель Allen Brain Institute из Сиэттла, заявил, что чем дальше продвигается проект, тем выше вероятность того, что из органоидов сформируются миниатюрные зачатки головного мозга, которые смогут испытывать боль, агонию и дистресс.
Тем не менее, предсказать результаты эксперимента крайне сложно, поскольку мозг очень сложный орган. Мозг человека в особенности сложен, он отличается от мозга животных. К примеру, люди научились лечить заболевания мозга у некоторых животных, включая приматов, но этот опыт нельзя расширить на человека — уж слишком разная структура.
Мозг сам по себе настолько сложен, что ученые сейчас могут делать лишь предположения о том, как все работает, основываясь на результатах экспериментов с отдельными органоидами. Но все полученные результаты — лишь вершина айсберга, даже не вершина, а царапина на поверхности вершины.
Что касается эксперимента, то необычно то, что органоиды строят сами себя. Будучи помещенными в оптимальные условия, клетки постепенно формируют все более сложные структуры.
По мнению авторов эксперимента, для того, чтобы зарождающийся мозг стал генерировать паттерны сигналов, характерные для активности мозга эмбрионов, не нужны миллиарды нейронов. Достаточно нескольких сотен тысяч клеток — они будут действовать синхронно после превышения некой критической массы.
Для того, чтобы изучить все это, ученые планируют увеличить размер органоидов, сделав их более сложными и крупными. Как оказалось, в этом могут помочь клетки иммунной системы. Они помогают структурировать синапсы, помогая общей структуре мозга развиваться.
Что касается роботов, о которых говорилось выше, то ученые добились некоторых успехов. Они поместили органоиды в паукообразные системы, которые способны переводить электрические сигналы клеток в команды для движения «ног» робота.
Робот в итоге научился определять, что он приближается к стене — для этого он использовал сенсоры, которые оценивали его местоположение. Когда робот приближался к стене, компьютер передавал сигналы органоиду в виде электрических импульсов и робот определенным образом реагировал. Результаты эксперимента на данный момент еще анализируются.
На примере органоидов ученые планируют объяснить, как работает тот либо иной участок мозга. Причем некоторые эксперты, которые знакомые с результатами эксперимента, полагают, что органоиды, несмотря на кажущуюся простоту, более сложные структуры, чем считается.
Если это так, и ученые приблизились к возможности создания зачатков сознания, это вызывает целый ряд этических проблем. Так, если органоиды продолжат развиваться, а ученые их уничтожат, это может означать возможность уничтожения сознания, хотя бы и находящегося в зачаточной форме.
Авторы эксперимента, тем не менее, не считают такой сценарий реалистичным. По их словам, за последние несколько дней органоиды не увеличились в размерах. Кроме того, будучи помещенными в единую питательную средну, они не пытаются объединиться в кластеры. Поэтому задумываться об этичности эксперимента рано — все это находится в зачаточном состоянии.
Источник
