Нейронные культуры продвигают технологию “мозг на кристалле”

Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) увеличили сложность нейронных культур, выращенных на массивах микроэлектродов, что является ключевым шагом на пути к более точному воспроизведению клеточного состава человеческого мозга за пределами тела.

Как описано в недавно опубликованной статье в Scientific Reports , команда LLNL во главе с ученым-биомедиком Хизер Энрайт культивировала нейроны грызунов на решетках микроэлектродов на двумерном устройстве « мозг на чипе». Они позволили культурам нейронов сформировать сети, дополнив их другими типами клеток головного мозга – астроцитами и олигодендроцитами, которые играют решающую роль в здоровье и функционировании нейронов.

В течение более месяца в культуре команда отслеживала электрическую активность нейронов и характеризовала их молекулярный профиль по мере их роста и созревания с течением времени. Исследователи заявили, что исследование устанавливает ключевые различия между культурами нейронов разной сложности, что позволит им более точно имитировать поведение мозга животных в трехмерных устройствах in vitro.

«Из того, что мы сделали в более ранней работе, было ясно, что нам необходимо повысить клеточную сложность этих устройств, чтобы более точно воспроизвести функцию мозга в системе животных», – сказал Энрайт. «Цель состояла в том, чтобы включить эти другие ключевые типы клеток в соотношения, которые были релевантными. Мы предположили, что нейроны в этих сложных культурах будут вести себя так же, как в мозге, и мы действительно увидели некоторые признаки этого».

Используя двумерное устройство, исследователи обнаружили, что по сравнению с культурой, состоящей только из нейронов, культура трехклеточного типа демонстрирует более раннюю зрелость синапсов и нейронных сетей, включая синхронизированную взрывную активность (межклеточная коммуникация), что занимает примерно половину времени. чем усилия только нейронов. Исследователи заявили, что результат значительный, потому что, помимо повышения сотовой сложности их нынешней системы, данные могут быть сгенерированы быстрее и с меньшими затратами.

«Первичным культурам присуще то, что их функциональная активность весьма изменчива, когда нейроны культивируются сами по себе», – сказал Энрайт. «Включение этих других типов клеток привело не только к более подходящей системе in vitro, но и к системе, в которой мы можем тестировать интересующие соединения раньше с меньшей вариабельностью. Это значительно улучшает пропускную способность и качество данных, генерируемых с помощью устройств».

Исследователи будут применять выводы мозга на чипе LLNL в устройстве , часть стратегической инициативы лаборатории , направленной на перепросмотр человеческого мозга вне тела в 3-D , чтобы проверить воздействие химических веществ на нервной деятельности и развитие человеческого релевантные контрмеры без использования животных моделей. Другие достижения в рамках проекта были опубликованы ранее в этом году по компьютерному моделированию динамики культур нейронных клеток во времени, разработке платформы трехмерных микроэлектродов (3DMEA) для регистрации нейронной активности культур живых клеток мозга и оптимизации инкапсуляции клеток для поддерживают 3-D нейронные культуры.

Главный исследователь проекта, ученый-биомедик Ник Фишер, сказал, что способность создавать более сложные культуры нейронов, которые воспроизводятся и обеспечивают более точный ответ, важна для реализации полностью функционального трехмерного мозга на кристалле. По его словам, хотя исследователи «все еще очень далеки» от воспроизведения настоящего мозга вне человеческого тела, они добиваются значительных успехов в своих усилиях.

«Цель состоит в том, чтобы разработать тесты, которые помогут понять эти химические вещества и их влияние на нейронные системы человека, и включить эти тесты в разработку контрмер», – сказал Фишер. «Прежде чем мы сможем разработать соответствующие анализы, нам необходимо разработать культуры нейронов, которые будут более точно отражать физиологию и функции, которые мы наблюдаем in vivo. Существует огромное количество фундаментальных научных данных, которые в конечном итоге поддерживают прикладные исследования , и я думаю, что наши выводы будет ценным для текущих усилий LLNL, а также для более широкого сообщества нейробиологов “.

услуги нутрициологаАвтор сайта и статей: Наталья Степанова, нутрициолог-психолог, консультант по питанию и коррекции веса. Подробнее обо мне

Я в соц. сетях: Vk, Instagram.

Рейтинг
Еще статьи нутрициолога:
Adblock
detector