Повреждения мозга у мышей удалось устранить за счет пересадки стволовых клеток

1 942 просмотра
Об авторе

Мышь

Мозг человек — это биологическое чудо с внушительными навыками. К сожалению, регенерации в их числе нет. За исключением одной маленькой V-образной области в гиппокампе, человеческий мозг практически не может перестраиваться. Когда нейроны умирают, их не могут заменить никакие резервные клетки. Повреждение мозга — удар по голове, инсульт или нейродегенеративное заболевание — может быть фатальным. Потерянные нейроны вернуть не удастся.

Очевидным решением было бы поставить в мозг дополнительные нейроны, будто заменить поломанную деталь. Но один нейрон образует тысячи запутанных связей с другими рядом и поодаль, и зачастую эти связи устанавливаются на ранних стадиях развития.

Может ли посторонний трансплантат действительно ассимилироваться в зрелых нейронных сетях после травмы и автоматически восстановить сломанную схему? По данным нового исследования, недавно опубликованного в Nature, ответ будет положительным.

Экспериментируя с мышами с поражением головного мозга, группа немецких ученых показала, что в течение двух месяцев после трансплантации инородные эмбриональные нейроны созрели и полностью включились в существующую сеть в пределах визуальной области мозга.

Удивительно, но прижившиеся нейроны были почти неотличимы от родных — они переносили нужную информацию, установили функциональные схемы ввода и вывода и взяли на себя функции поврежденных нейронов.

«На сегодняшний день это наиболее полное исследование интеграции схем пересаженных нейронов в головном мозге взрослого, а также единственное исследование интеграции отдельных клеток на протяжении их жизни у нового хозяина», говорит автор исследования Сюзанна Фолкнер, аспирант Института нейробиологии Макса Планка.

Это демонстрация силы пластичности мозга дает надежду на то, что клеточная трансплантация может быть полезной при разрушительных заболеваниях мозга, таких как черепно-мозговые травмы, заболевания Паркинсона и Альцгеймера.

Установить и подключить

Исследования трансплантации клеток далеко не новы, но почти во всех предыдущих исследованиях использовались младенческие животные, а не взрослые носители.

«Ранний постнатальный мозг продолжает развиваться, поэтому гораздо более пластичен и восприимчив к трансплантатам», объясняет Фолкнер.

Хотя предпринималось несколько попыток пересадить стволовые клетки в мозг взрослой мыши, до сих пор никто убедительно не показал, что трансплантаты могут созревать и функционировать в чужом мозге. Для начала ученые использовали мощный лазер, чтобы точно повредить небольшой участок тканей мозга в визуальной коре мыши. Область мозга выбирали тщательно.

«Мы знаем так много о функциях нервных клеток в этой области и о связях между ними, что легко можем оценить, выполняют ли имплантированные нервные клетки задачи нормально», объясняет автор исследования доктор Марк Хюбенер.

Затем они изолировали незрелые нейроны от внешнего слоя эмбрионов мышей и пометили их флуоресцентным белком. Под микроскопом эти метки загораются красным и зеленым, что позволяет легко отличить трансплантированные клетки от родных нейронов хозяина. Используя длинную, тонкую иглу, ученые вводили эмбриональные нейроны прямо в поврежденную кору головного мозга мыши.

Мозг

Нейронные трансплантаты (синие) соединяются с нейронами носителя (желтые) в мозге взрослой мыши, перестраивая нейронную сеть после повреждения

Затем ученые тщательно обработали «черепное окно», удалив части черепа выше места инъекции и заменив их прозрачной стеклянной панелью. Таким образом, ученые могли наблюдать отдельные нейроны в течение длительных периодов времени через окно, не повреждая нежную кору головного мозга и не подвергая риску инфекции.

В течение месяца пересаженные нейроны превратились в длинные, извилистые ветви, характерные для корковых нейронов. Крошечные грибовидные структуры (шипики) проявились на выходных проводах нейронов (дендритах). Этот процесс часто наблюдается при нормальном развитии мозга. Поскольку на этих луковичных шипиках растут синапсы, это говорит о том, что трансплантаты активно образовывали соединения с другими нейронами в головном мозге.

Ученые уверены в этом.

Спустя месяц после трансплантации группа картировала новодобавленные нейроны — в какие области мозга они передают сигналы и из каких областей получают информацию. Переплетения не только оказались изысканно точными, но и сила их была сопоставима с показателями обычных нейронов.

«Тот факт, что клетки выжили и продолжали развиваться, весьма обнадеживает», говорит Хюбенер. «Но еще интереснее все стало, когда мы решили взглянуть на электрическую активность пересаженных клеток поближе».

Нейроны из области зрительной коры под названием V1 весьма придирчивы к стимулам, на которые реагируют. К примеру, нейрон может зажигаться только когда обнаруживает черно-белые линии, представленные под углом 45 градусов, но ни под каким другим углом. Это называется настройка, которая развивается в начале жизни. Всеядные нейроны V1 — это плохо, поскольку без выборочной активации они будут насыщать схему шумом.

К 15 неделе после трансплантации, новые нейроны переняли функциональные причуды нейронов V1, последовательно реагируя сильнее по отношению к определенным ориентациям линий, нежели к другим. Они оставались полностью функциональными на протяжении годового исследования.

«Эти результаты показывают, что имплантированные нервные клетки интегрировались с высокой точностью в нейронные сети, в которые, при обычных условиях, новые нервные клетки никогда бы не встроились», объясняет автор исследования Магдалена Гетц из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Германия.

Повреждения мозга у мышей удалось устранить за счет пересадки стволовых клеток

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

14 комментариев

  1. Hitchcock

    Если программисту из Владимира успешно пересадят голову, то получаем такой алгоритм:

    1) Выращивается тело (клон без мозга, чтобы не нарушать этику).
    2) Пересаживается голова на это тело.
    3) Нейроны восстанавливаются на уровень молодого человека.
    4) Profit - бессмертие в чистом виде.

    Доступно такое только долларовым миллиардерам, но при некоторых раскладах возможно в ближайшие годы. И это я не говорю, что миллиардеру проще не мудрить со вторым пунктом, а тупо купить тело молодого человека, погибшего от травмы головы.

    • Hitchcock

      *Не мудрить с третьим пунктом имелось в виду. Добавьте уже кнопку редактирования коммента!

      • Hitchcock

        Точнее с первым))) Не выспался сегодня. И всё из-за отсутствия маленькой кнопочки "отредактировать".....

        • Просто космос

          Мне понравилось ваше высказывание, но эти "ошибки" с пунктами заставили меня сомневаться... это вы шутите так?! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • Hitchcock

            Шутка - это в 21м веке на сайте про технологии не иметь функции редактирования комментария)) А я просто поспешил исправить ошибку, вместо того, чтобы перечитать свой коммент целиком)) Увидел, что сослался вроде не на тот пункт, ну и написал, а на какой было правильно и не глянул)) По памяти) Бывает, хотя получилось действительно смешно)) Надо сегодня пораньше спать лечь. И еще раз - прикрутите кнопку "РЕДАКТИРОВАТЬ"!)))

            • 3DPascal

              Да фигово без редактирования. Бывают ошибки, которые режут глаз или забыл что-то добавить и ради этого создаешь ещё один комментарий.

    • ADAM_sotvoren

      Какой здравомыслящий человек будет желать оставаться в тюрьме вечно? Сама земная жизнь это тюрьма, она не совершенна, даже если кому то удастся стать бессмертным, то суть мира и его фундаментальные законы переделать не удастся ни кому.Настоящая вечная жизнь в совершенном мире находиться за гранью материального мира.Суть материального мира вечный круговорот форм материи, не зря буддисты стараются выбраться из этого кругооборота,вечных сансар.))

  2. uran

    Проще на биопринтере сразу напечатать детали-органы, да собрать :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Hitchcock

      Сомневаюсь, что полноценное тело можно собрать по органам. Тогда уж проще андройда сделать, на который пересадить голову. А потом с помощью выращенных из стволовых клеток нейронов омолодить мозг. Примерно эту идею уже лет пять продвигает Россия 2045 и Ицков. Только он хочет пересадить отдельно мозг, а мне кажется, что голову целиком можно будет пересадить лет на 30 раньше, чем научатся грамотно мозг извлекать, не убивая при этом человека и не повреждая важный части мозга, да еще и избегая шока (мозг без глаз, ушей и т.п. сам помрёт от шока). Так что хирург Каннаверо правильно твердит, что его операция на программисте Спиридонове - это реальный шаг в бессмертие. Вот только стоить такое бессмертие будет ОЧЕНЬ дорого...... Баффет, Усманов, Абрамович будут первыми))

      • uran

        2045 людей оцифровать хотят, так проще управлять на Земле. Пусть лучше пока протезами занимаются, да медициной, а в андроидов человечество постепенно переселится, нтп требует (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Hitchcock

          Не, оцифровать - это Аватар C. Сначала у них по планам Аватар A - просто дистанционно управляемый аватар, как в фильме с Брюсом Уиллисом, управляться будет либо через шлем виртуальной реальности следующих поколений, либо напрямую через контакты в мозг. Потом идёт аватар B - как раз пересадка мозга на андройда (но я, как уже писал, скорее поверю в пересадку всей головы). Потом Аватар C - тоже самое, что и Аватар B, но уже не с живым мозгом, а с электронной нейросеткой, куда будет загружено сознание. Ну и Аватар D - это уже некая голограмма (думаю отсыл идёт к рою нанороботов Курцвейла). Вот их схема: pp.vk.me/c620123/v620123263/7dfe/znVX_8WhkiA.jpg

  3. uran

    Голограмма - это и есть цифрА, какие нанороботы, Вы о чем? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Hitchcock

      Гугли "рой самоорганизующихся нанороботов, Курцвейл". Там речь идёт о том, что рой нанороботов может принимать любую форму, это и будет как бы "телом". По данным словам легко нагуглишь.

      П.С. "Цифра" - это цифровая версия сознания, а не голограмма. Голограмма - это тело (Ицков так и говорит: "Тело - голограмма").
      Цитирую с википедии:
      ru.wikipedia.org/wiki/Россия_2045

      Аватар Г — создание тела из нанороботов и тела-голограммы.
      По словам Дмитрия Ицкова, в отличие от остальных этапов четвертый — это его мечта о том, что произойдет «переход от обладания уязвимым биологическим телом сначала к кибернетическому телу, потом к телу из нанороботов, которое может управляться силой мысли и менять свою форму под этим воздействием, а затем, может быть, даже к неосязаемому телу, которое будет состоять из частиц света и напоминать голограмму»

      Конец цитаты

      • uran

        Велика и могуча русска языка. Я с Ицковым не согласен. Сначала был проект, теперь в политику его понесло. Не верю. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.