İNANILMAZ! Alimlər laboratoriyada insanın beyin neyron şəbəkələrini qurdular

Yaponiyada bir tədqiqat qrupu asembloid adlanan kiçik, çoxregionlu beyin modellərindən istifadə edərək laboratoriya şəraitində əsas insan neyron dövrələrini uğurla yenidən yaradıb.

Yenicag.az xəbər verir ki, tədqiqat “Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” jurnalında dərc olunub.

Bu strukturlar induksiya olunmuş pluripotent kök (iPS) hüceyrələrindən yetişdirilir və insan beyninin müxtəlif hissələrinin bir-biri ilə necə bağlandığını və ünsiyyət qurduğunu təqlid etmək üçün hazırlanıb. Bu sistemdən istifadə edərək alimlər göstəriblər ki, talamus (beyin qabığıaltı görmə qabarı) insan beyninin qabığında (serebral korteks) ixtisaslaşmış neyron dövrələrinin formalaşmasında mərkəzi rol oynayır.

Beyin qabığı (korteks) bir-biri ilə və beynin digər bölgələri ilə effektiv şəkildə ünsiyyət qurmalı olan bir çox müxtəlif neyron tiplərini ehtiva edir. Bu əlaqələr qavrayış, təfəkkür və koqnitiv fəaliyyət daxil olmaqla, beynin əsas funksiyaları üçün zəruridir.

Autizm spektr pozuntusu (ASP) kimi neyroinkişaf şəraiti olan insanlarda bu kortikal dövrələr çox vaxt anormal şəkildə inkişaf edir və ya fəaliyyət göstərir. Bu səbəbdən neyron dövrələrinin necə formalaşdığını və yetkinləşdiyini anlamaq, bu pozuntuların bioloji köklərini üzə çıxarmaq və yeni müalicə üsulları hazırlamaq üçün kritik əhəmiyyət kəsb edir.

Gəmiricilər üzərində aparılan əvvəlki tədqiqatlar talamusun qabıqdakı neyron dövrələrinin təşkilində mühüm rol oynadığını göstərmişdi. Lakin insan beynində dövrə formalaşması zamanı talamus və korteksin necə qarşılıqlı təsir bağışladığı böyük ölçüdə məlum deyildi.

Beyin toxuması əldə etməklə bağlı etik və texniki məhdudiyyətlər səbəbindən bu prosesi birbaşa insanlarda öyrənmək çətindir. Bu çətinliklərin öhdəsindən gəlmək üçün alimlər kök hüceyrələrdən yetişdirilən və real orqanlara bənzəyən üçölçülü strukturlara – orqanoidlərə üz tutublar.

Orqanoidlər faydalı olsa da, tək bir orqanoid beynin müxtəlif bölgələri arasındakı mürəkkəb qarşılıqlı təsirləri əks etdirə bilmir. Neyron dövrələrinin formalaşmasını daha real şəkildə öyrənmək üçün tədqiqatçılar iki və ya daha çox orqanoidi fiziki olaraq birləşdirərək yaradılan asembloidlərdən istifadə edirlər.

Professor Fumitaka Osakada və həmkarları talamus ilə korteks arasındakı qarşılıqlı təsiri modelləşdirən asembloidlər hazırlayıblar.

Komanda əvvəlcə insan iPS hüceyrələrindən ayrı-ayrı kortikal və talamik orqanoidlər istehsal edib. Sonra bu orqanoidlər bir-birinə birləşdirilib ki, tədqiqatçılar inkişaf prosesində bu iki beyin bölgəsinin necə qarşılıqlı təsir göstərdiyini müşahidə edə bilsinlər.

Tədqiqatçılar talamusdan gələn sinir liflərinin korteksə doğru böyüdüyünü, kortikal liflərin isə talamusa doğru uzandığını müşahidə ediblər. Bu liflər bir-biri ilə sinapslar yaradaraq insan beynində görülən bağlantılara çox bənzər bir quruluş formalaşdırıblar.

Bu qarşılıqlı təsirin inkişafa necə təsir etdiyini qiymətləndirmək üçün komanda asembloidin kortikal bölgəsindəki gen ifadəsini təkbaşına inkişaf edən kortikal orqanoidlə müqayisə edib. Talamusla əlaqəli olan kortikal toxuma daha böyük yetkinlik əlamətləri göstərib ki, bu da talamus-korteks ünsiyyətinin kortikal böyüməni və inkişafı stimullaşdırdığını göstərir.

Alimlər həmçinin siqnalların asembloid daxilində necə hərəkət etdiyini də araşdırıblar. Onlar aşkar ediblər ki, neyron fəallığı talamusdan korteksə dalğavari şəkildə yayılaraq kortikal şəbəkələrdə sinxron fəaliyyət yaradır.

Hansı neyronların bu prosesdə iştirak etdiyini anlamaq üçün komanda üç əsas kortikal oyanıqlı neyron tipində fəallığı ölçüb: intratelensefalik (IT), piramidal trakt (PT) və kortikotalamik (CT).

Sinxron fəallıq hər ikisi talamusa geri siqnal göndərən PT və CT neyronlarında müşahidə edilib. Talamusa yönəlməyən IT neyronları isə eyni sinxronizasiyanı göstərməyib. Bu, talamik girişin spesifik neyron tiplərini seçici şəkildə gücləndirdiyini, onların koordinasiyalı şəbəkələr qurmasına və funksional olaraq yetkinləşməsinə kömək etdiyini sübut edir.

Asembloidlərdən istifadə edərək insan neyron dövrələrini uğurla yenidən yaratmaqla tədqiqatçılar beyin dövrələrinin necə formalaşdığını, fəaliyyət göstərdiyini və hüceyrə tipləri üzrə necə fərqləndiyini öyrənmək üçün güclü bir platforma yaradıblar.