試験管の中の脳 04.06.2015

機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) の助けを借りて、脳内で何が起こっているかを知ることができます。これにより、神経組織の特定の部分の活動を確認し、この活動を特定のタスクのパフォーマンスと非常に正確に比較できます。 しかし、細胞レベル、ニューロンおよびニューロン間接触のレベル、シナプス、ニューロンに栄養を与えるだけでなく干渉する補助グリア細胞のレベルまで浸透しなければ、脳についてすべてを学ぶことはできません。神経化学信号の伝導で。 そして、多くの神経の種類があることを覚えておく必要があります。 たとえば、大脳皮質を注意深く調べると、さまざまな種類のニューロンの比率が互いに異なるXNUMXつの層が見つかります。 高次認知機能が分子細胞レベルでどのように実現されているか（つまり、大脳皮質がそれらに関与しているか）を理解するには、構造とその層の相互関係を微妙に理解する必要があります。

もちろん、齧歯類や霊長類の脳で何かを研究することができます。 さらに、ニューロンの相互作用は細胞培養でよく研究されています。細胞は実験容器の底にある栄養培地に住んでおり、神経科学者は、たとえば、特定の刺激に反応してシナプスの強度がどのように変化するかを監視しています。 その結果、統合失調症、自閉症、およびその他の認知障害の原因についていくつかの結論を導き出すことができます。結局のところ、そのような病状の場合、侵害されているのはニューロンの相互接続である神経構造です。 しかし、細胞培養の平らな層は、XNUMX 層の樹皮ではありません。 別の方法は、亡くなった人から採取したサンプルを分析することです。 言うまでもなく、ここでは細胞構造の死後の変化について常に覚えておく必要があり、そのようなサンプルの信号伝導を研究することは不可能です. 理想的には、脳全体ではないにしても、脳構造の XNUMX つまたは別の要素を完全に再現する XNUMX 次元の細胞モデルを手に入れたいと考えています。 スタンフォード大学の研究者の実験は、私たちをこの理想に近づけます。

もちろん、問題は幹細胞なしではありませんでした.Sergiu Pasca（Sergiu Pasca）と彼の同僚は、人間の皮膚から人工幹細胞を受け取り、それらをニューロンに変えました. 現在、これはほとんど標準的な手順です。分化した細胞は、幹細胞であり、分裂する以外に何もできなかったときに、「若さを思い出す」ことを余儀なくされています. しかし、それらは他のどの細胞タイプにも変えることができます。分子信号を使用して正しい経路に沿ってそれらを導く必要があるだけです. 最初は、すべてがいつものように進みました。人工幹細胞は培養皿で平らに成長しました。 しかし、その後、それらは底から分離され、特別な新しい「居住地」に移植されました。そこでは、壁や底にしっかりと取り付けることができなくなりました。 数時間以内に、細胞は結合してマイクロバルーンになり、その中で分裂を続けました。 そしてここで、それらは神経組織の細胞に変わり始めました.

80 週間後、細胞の 7% は、分子およびその他の特性により、神経細胞に類似したものになりました。 さらに、XNUMX% はニューロンではなく、グリア アストロ サイトになり、ニューロンをサポートして栄養を与え、血液からの有害物質の侵入からニューロンを保護し、ニューロンの活動を調節します。 これまで、同じ幹細胞からニューロンとそれらをサポートする細胞の両方を成長させることはできませんでした。別の幹細胞株から取得したサードパーティの星状細胞を使用する必要がありました。つまり、両方が遺伝的に異なることが判明しました。一方、脳ではすべての細胞が同じ遺伝子を持っています。 さて、どうやら、この困難はなくなります。

しかし、最も重要なことは、細胞複合体 (皮質スフェロイドと呼ばれていた) の構造を分析したときに明らかになりました。その構造は、大脳皮質にあるものと似ていることが判明しました。 さらに、ニューロンの80%が外部刺激に反応し、86%が自発的な活動を示し、互いに神経鎖を形成し、信号を伝達し合っていました。 つまり、かなり納得できる大脳皮質の三次元モデルを得ることができたのです。