Как только и для чего ученые выращивают искусственные мозги?

    Мадлен Ланкастер сложила руки на животике, она беременна. «Им ныне шесть-семь месяцев». Сейчас ее потомство подле четверых мм в поперечнике. Них несколько сотен, и у каждого уже существуют подле двух миллионов нейронов. К счастью, она разговаривает и не об огромном выводке гораздо и не рожденных детишек — хотя и ждет единого, совсем обычного, как только и хоть какой человек. Нет, ученый разговаривает об партии возрастающих человечьих мозгов. Дальше — от первого личика корреспондента BBC.

    Как только и для чего ученые выращивают искусственные мозги?

    Мы находимся в новейшей лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже — расползающемся лабиринте стеклянных лабораторий, оборудования галлактической эры и коридоров, кои, кажется, вытянулись на километры. Внутри нее нет ничего конфиденциального, она присутствует и не под планетой земля. Этот объект ценой 212 миллионов фунтов стерлингов воображает собой особняк для пары футуристических проектов, любой из которых достоин своего голливудского кинофильма.

    Как только и для чего ученые выращивают искусственные мозги?

    В собственном своем маленьком уголке данной исследовательской утопии команда Мадлен ишачит над этакий абсурдной задачей, что она кажется наиболее волшебством, ежели наукой: превращает людскую кожу в мозги.

    «Мозги развиваются определенно эдак же, как только вы могли бы узреть в эмбрионе», разговаривает Мадлен. В ее словах существуют толика правды, лишь вот среда у их различная. Заместо утробы бестелесные мозги выращиваются в циклопических инкубаторах. В отсутствие кровоснабжения них подкармливают зажиточной питательными субстанциями жидкостью, которая обновляется каждые некоторое количество дней. И, конечно, у их нет иммунной системы: все, что вступает с ними в контакт, на первых парах дезинфицируется спиртом.

    Когда она раскрывает дверь инкубатора — что ж, обязан признать, смотрятся они и не эдак впечатляюще, как только я самому себе воображал: тусклые жидкие пятна, плавающие в бассейне бледно-розовой воды. Они все больше похожи на куски влажного попкорна, чем на родник умственных возможностей.

    Однако наружность обманчива. На деле эти «мозговые органоиды», как только них окрестили, поразительно похожи на мозги обыкновенных граждан. Как только и хоть какой обыкновенный головной мозг, органоиды разделяются на сероватое вещество — состоящее из нейронов — и белоснежное вещество, жировую ткань, состоящую из них веретенообразных «хвостиков».

    Как только и для чего ученые выращивают искусственные мозги?

    Как только и нормальные мозги, каждый органоид состоит из конкретных зон. Существуют морщинистая кора (в какой рождается язык и сознательное мышление), гиппокамп (центр чувств и памяти), координирующий мускулы мозжечок и почти все, почти все альтернативное. В целом он эквивалентен головному мозгу девятинедельного зародыша.

    Как них проделывают?

    На деле, предпринять головной мозг и не эдак мудрено, как только кажется на первый взор. Несколько простейших ингредиентов, неугасаемый интерес к вымачиванию вещей в спирте, и вы тоже могли бы заполучить самому себе маленький головной мозг сквозь несколько месяцев.

    Во-первых, для вас надобны будут клеточки. Группа Ланкастер взяла свои эталоны из донорской кожи, однако на деле, и это же малость обескураживает, дабы сделать этот шедевр людской эволюции, можно взять хоть какой тип клеток — будь то нос, печенка либо ноготь.

    Лишь стволовые клеточки умеют развиваться в любые ткани организма, потому последующим этапом для вас будет нужно перевоплотить в их ваши клеточки. Для сего группа ученых употребляла собственного рода сыворотку малолетних клеток, белковый коктейль, который может перезапустить ходики и восстановить всякую клеточку в эмбриональное состояние.

    Приблизительно сквозь недельку увеличения вы обнаружите у себя досочку с клеточками, кои можно будет соскрести в чашечку Петри и скатать в шарик.

    Как только и для чего ученые выращивают искусственные мозги?

    Ланкастер вынимает пустое блюдце из розовой воды. «Смотрите, ныне они крошечные», разговаривает она. Явно, в каждой лунке существуют белоснежная точка размером с, кхм, точку. Вроде той самой, что стояла в финале предшествующего предложения. «Они вроде бы пробуют предстать эмбрионом», разговаривает она.

    Наконец любая стволовая клеточка начнет специализироваться, превращая равномерные шары в нагромождение разнообразных типов клеток. Посреди их будут клеточки головного мозга.

    Вообщем, ученые — как только рачительные предки, кормят свои зародыши и поощряют них к росту. Однако это же длится недолго. Шарики с клеточками переносятся в новое блюдо, сейчас с максимально маленьким количеством еды. Когда клеточки начинают голодовать, большая часть из их отмирает, оставляя лишь клеточки головного мозга. «Они очень надежны — и никто и не знает почему».

    В конце концов, развивающийся головной мозг окунается в одеяло из желе. «Это и не обыкновенное желе — мы поливаем головной мозг жидкостью, и она затвердевает, когда инкубатор теплеет», разговаривает Мадлен. Желе имитирует оболочку ткани головного мозга, которая привычно окружена черепом, дабы тамошняя развивалась относительно оптимально.

    Потом надо ожидать. Три месяца спустя доделанный товар составляет подле четверых мм в поперечнике и содержит подле двух миллионов нейронов. Целиком развитый головной мозг взрослой грызуны содержит всего четверо миллиона нейронов, эдак что сего полностью довольно.

    В головном мозге всегда гудит электронная активность — нейроны обмениваются сигналами. Ланкастер разговаривает, что в этом нет ничего такого особенного, но это же подтверждает, что ученые проделывают многофункциональные нейроны, кои ведут себя подобно нейронам.

    Она ассоциирует это же с клеточками сердца, кои ученые сумели вынудить сражаться в чашечке Петри в 2013 году; лишь ежели клеточки сердца запрограммированы «хотеть» качать, нейроны «хотят» загораться. «Даже ежели у вас будет нейрон сам по самому себе в чашечке, без остальных нейронов, он будет эдак очень жаждать орудовать, что начнет подключаться сам к себе», разговаривает она.

    Как только и для чего ученые выращивают искусственные мозги?

    В текущее время мозги Ланкастер и не умеют мыслить. Никто и не осознает, как только активность нашего головного мозга приводит к возникновению мыслей — и изумительно тяжело вообщем вывести какую-нибудь дефиницию мысли — однако домыслы существуют. Привычно, когда мы подвергаемся стимуляции окружающего мира — запахи, звуки, идеи, — наши мозги сохраняют информацию, уплотняя взаимосвязи меж нашими нейронами либо же формируя новейшие. Обыкновенный взрослый имеет подле тыщи триллионов нейронов, кои совместно предлагают нашему головному мозгу вычислительную мощность в один триллион бит за секунду.

    И в этом-то загвоздка. Даже имея все ингридиенты обыкновенных мозгов, без туловища, которое будет обеспечивать его информацией об мире вокруг, этакие выращенные мозги и не сумеют развиваться оптимально. «Нейроны ишачят, однако они и не организованы по отношению друг к другу», разговаривает она. Возьмем, например, граждан, кои появляются незрячими. Так как они и не лицезреют света, тамошняя часть головного мозга, которая возделывает эти сигналы, и не формируется.

    Ежели подключить выращенные в лаборатории мозги к ЭЭГ, вы ничего и не увидите. Эдак именуемые «мозговые волны», кои умеют найти машинки, являются результатом синхронного деяния миллионов нейронов; в сочетании них электромагнитные сигналы можно найти сквозь кожу головы.

    «И это же даже ладно. У меня появились бы трудности, если б я задумывалась об фолиант, что там формируется обычная нейронная сеть», разговаривает Мадлен.

    Но производство сознательного головного мозга и не существовало в замыслах. Заместо сего Ланкастер употребляет головной мозг, дабы ответить на старенькую загадку: при всем нашем умственном приемуществе, генетическое различие меж людьми и шимпанзе составляет всего 1,2%. Это же в 12 раз все больше, чем разницы меж отдельными людьми (0,1%). Посему?

    Как только и для чего ученые выращивают искусственные мозги?

    Дабы это же узнать, ученые извлекли отдельные гены, участвующие в развитии головного мозга, и поменяли них версией шимпанзе — создав на базе этих клеток гибридные мозги шимпачеловека. На различных стадиях развития часто стают банальными участия энных генов; мозги с геном шимпанзе умеют быть изрядно все меньше обыкновенных человечьих мозгов либо содержать все меньше нейронов, к примеру.

    То есть, этакие мозги дозволяют исследователям проводить опыты, кои им же ни разу бы и не разрешили проводить. Представьте самому себе, какой же был бы хаос, если б действительному человеку добавили бы генов шимпанзе.

    В итоге Ланкастер уповает сделать обратную версию тестов с выращенными в лаборатории мозгами шимпанзе. Это же будет мудрено, так как эти облики под защитой. Нельзя ординарно подойти к шимпанзе и взять кусок кожи. Однако ученые отыскали выход. «Если у звериного в зоопарке родится подросток, его плаценту привычно ординарно выбрасывают, однако мы можем взять эти остатки», разговаривает Мадлен.

    В целом органоиды употребляются для научные исследования разнообразных болезней граждан, от аутизма перед началом шизофрении. Исторически сложилось эдак, что них тяжело обследовать в лаборатории, так как звери этаких болезней и не имеют. Взять, например, аутизм. Аутичные детки с томной степенью и не умеют твердить — как исследовать это же расстройство на грызунах, ежели они вообщем ни разу и не умели твердить?

    Сравнивая мозги, выросшие из кожи здоровенных взрослых и нездоровых аутизмом, в минувшем году ученые сумели отобразить, что эта заболевание возможно вызвана дисбалансом двух главных типов нейронов: тамошних, кои инициируют сигналы (возбуждающие нейроны), и тамошних, кои воздействуют в качестве тормоза (тормозные нейроны).

    «В всегдашнем головном мозге бытует максимально плоский баланс меж этими двумя типами, эдак что вы сможете предположить, как крупное воздействие они оказывают на опции сетей», разговаривает Ланкастер.

    Как только и для чего ученые выращивают искусственные мозги?

    Настоящий прорыв не совсем только в фолиант, что мозги умеют симулировать этакие разочарования, однако они а также дозволяют ученым ворачиваться обратно во времени и осознавать, посему аутичные мозги эдак различаются. Можно просматривать них опять и опять, на различных стадиях развития, в поисках неуловимых конфигураций. В настоящей жизни это же существовало бы нереально.

    Искусственные мозги уже обменивают наше осознание головного мозга, его расстройств и что выполняет человека особым. Хотя них сделали исключительно в 2013 году, на тематику «мозговых органоидов» напечатано уже 2820 научных работ. Что все-таки ожидает нас в дальнейшем? Несколько групп ишачят над улучшением мозгов, использованием кровоснабжения, дабы те самый могли расти все больше; на текущий момент 4-миллиметровые мозги целиком зависят от кислорода и питательных веществ, поступающих из окружающей воды.

    Для почти всех ученых конечная миссию заключается в том, дабы искусственный головной мозг работал подобно стандартному — формировал паутине, кои можно окрасить, порезать и исследовать подобно головному мозгу лабораторных грызунов. Однако пока органоиды инертны, как только и попкорн, на который они похожи.