Zehin ana bətnində oyanır

Beyin Orqanoidləri Sinir Fəaliyyətinin "Əməliyyat Sistemi"ni Aşkarlayır

İnsan beyninin necə düşünməyə başladığı və fikirlərin nə zaman formalaşdığı barədə suallar əsrlər boyu filosofları düşündürmüşdür. Biz doğuşdan əvvəlcədən tənzimlənmiş bir beyinləmi dünyaya gəlirik, yoxsa düşüncə tərzləri yalnız ətrafımızdakı dünyaya dair duyğu təcrübələrimizə cavab olaraq meydana çıxır?

Yeni araşdırmalar bu fundamental suallara cavab tapmaqda elmə kömək edir. Kaliforniya Universitetinin Santa Kruz kampusundan olan tədqiqatçılar beyin orqanoidləri adlanan kiçik insan beyin toxuması modellərindən istifadə edərək, beyindəki elektrik fəaliyyətinin ən erkən anlarını öyrənirlər.

Nature Neuroscience jurnalında dərc olunan yeni araşdırma göstərir ki, beynin ən erkən impulsları heç bir xarici təcrübə olmadan strukturlaşdırılmış formalarda baş verir. Bu tapıntılar insan beyninin dünyanı necə qavrayacağı və onunla necə qarşılıqlı əlaqə quracağı barədə əvvəlcədən proqramlaşdırılmış təlimatlarla gəldiyini göstərir.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi, Biomolekulyar Mühəndislik üzrə köməkçi professor Tal Şarf bildirir ki, bu hüceyrələr xarici dünyadan heç bir şey təcrübə etməzdən əvvəl bir-biri ilə açıq şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olur və özünü təşkil edən dövrələr formalaşdırır. Onun sözlərinə görə, ibtidai vəziyyətdə mövcud olan bir əməliyyat sistemi var. Onun laboratoriyasında beyin orqanoidləri yetişdirilərək, beynin duyğu təcrübələri ilə formalaşmadan əvvəl özünü necə qurduğu araşdırılır.

İnsan beyin inkişafı haqqında fundamental anlayışımızı təkmilləşdirən bu tapıntılar, tədqiqatçılara neyroinkişaf pozğunluqlarını daha yaxşı anlamağa və inkişaf edən beyində pestisidlər və mikroplastiklər kimi toksinlərin təsirini müəyyən etməyə kömək edə bilər.

İnkişaf Edən Beynin Tədqiqatı

Beyin, kompüterə bənzər şəkildə, neyronların atəşlənməsi ilə yaranan elektrik siqnalları ilə işləyir. Bu siqnalların nə vaxt fəaliyyətə başladığı və insan beyninin necə inkişaf etdiyi elmi cəhətdən öyrənilməsi çətin mövzulardır, çünki erkən inkişaf edən insan beyni ana bətnində qorunur.

Labaratoriyada kök hüceyrələrdən yetişdirilən 3D toxuma modelləri olan beyin orqanoidləri beyin inkişafına unikal bir pəncərə açır. UC Santa Cruz-dakı Braingeneers qrupu, UC San Fransisko və UC Santa Barbara-dakı tədqiqatçılarla əməkdaşlıq edərək, bu modelləri yetişdirmək və beyin inkişafı və pozğunluqları haqqında məlumat əldə etmək üçün qabaqcıl metodlar tətbiq edir.

Beyin orqanoidləri beynin duyğu girdilərinə cavab olaraq inkişaf edib-etmədiyini anlamaq üçün xüsusilə faydalıdır, çünki onlar laboratoriya şəraitində mövcuddurlar və bədənin bir hissəsi deyillər, həmçinin etik yollarla böyük miqdarda yetişdirilə bilirlər.

Bu araşdırmada tədqiqatçılar kök hüceyrələri beyin toxuması yaratmağa yönəltdi və sonra onların elektrik sinir fəaliyyətini kompüterləri idarə edən mikroskopik çiplərə bənzər xüsusi mikroçiplərdən istifadə edərək ölçdülər. Şarfın tətbiqi fizika, hesablama və neyrobiologiya sahələrindəki təcrübəsi erkən beyin dövrələrinin modelləşdirilməsində onun ekspertizasını formalaşdırır.

Naxışların Yaranması

Tədqiqatçılar kök hüceyrələrdən öz-özünə toxuma halına gələn beyin orqanoidlərinin elektrik sinir fəaliyyətini müşahidə etdilər. Bu toxumalar daha sonra duyğuları tərcümə edə, nitq və şüurlu düşüncə yarada bilər.

Onlar beyin inkişafının ilk bir neçə ayı ərzində, insan beyni görmə və eşitmə kimi mürəkkəb xarici duyğu məlumatlarını qəbul etməyə və emal etməyə qadir olmadan çox əvvəl, hüceyrələrin öz-özünə duyğuların tərcüməsinin əsasını təşkil edən naxışlara xas elektrik siqnalları yaymağa başladığını aşkar etdilər.

Onilliklər boyu aparılan neyroelmlər araşdırmaları nəticəsində elm cəmiyyəti neyronların təsadüfi olmayan naxışlarda atəşləndiyini aşkar etmişdir. Əksinə, beynin bir "əsas fəaliyyət rejimi" var — neyronların atəşlənməsi üçün əsas bir struktur, hansı ki, beyin qoxu və ya dad kimi unikal siqnalları emal etdikcə daha spesifik olur. Bu arxa plan rejimi bədənin və beynin istehsal edə biləcəyi duyğu reaksiyalarının mümkün diapazonunu müəyyənləşdirir.

Şarf və həmkarları beyin orqanoidləri modellərində tək neyron atəşlərinin müşahidələri zamanı, bu ən erkən müşahidə olunan naxışların beynin əsas fəaliyyət rejimi ilə heyrətamiz bənzərliklərə malik olduğunu aşkar etdilər.

Heç bir duyğu girdisi almadan belə, onlar mürəkkəb zaman əsaslı naxışlar və ya ardıcıllıqlar repertuarını işə salırlar ki, bu da müəyyən duyğular üçün dəqiqləşdirilmək potensialına malikdir. Bu da canlı beynin neyral arxitekturasına xas genetik olaraq kodlanmış bir proqramın mövcudluğuna işarə edir.

Şarf qeyd edir ki, bu intrinsik olaraq özünü təşkil edən sistemlər ətrafımızdakı dünyanın təmsilini qurmaq üçün əsas ola bilər. Onların bu erkən mərhələlərdə müşahidə oluna bilməsi, təkamülün mərkəzi sinir sisteminin dünyada istiqamət almağımıza və onunla qarşılıqlı əlaqə qurmağımıza imkan verən bir xəritə yaratmağın bir yolunu tapdığını göstərir.

Bu beyin orqanoidlərinin canlı beynin əsas strukturunu istehsal etdiyini bilmək, insan beyin inkişafını, xəstəlikləri və toksinlərin beyinə təsirini daha yaxşı anlamaq üçün geniş imkanlar açır.

Şarf əlavə edir ki, biz insan toxumasında öyrənə biləcəyimiz patoloji başlanğıc imzaları ola biləcək mürəkkəb dinamikanı tutmaq üçün bir əsas olduğunu göstəririk. Bu, klinikalarla klinikayaqədər səviyyədə işləyərək, potensial olaraq daha ucuz, daha səmərəli, yüksək məhsuldar birləşmələr, dərman terapiyaları və gen redaktə alətləri inkişaf etdirməyimizə imkan verəcəkdir.

24 saat