Persönliche Gesundheit

Wächst ein cerebral-Trakt in einem mikroskaligen Gehirn Modell

Ein internationales Forscherteam von Der Universität Tokio modelliert das Wachstum der zerebralen Bahnen. Mit Neuronen abgeleitet aus Stammzellen, Sie wuchs kortikalen-wie Sphäroide. In einem microdevice, die Sphäroide erweitert Bündel von Axonen in Richtung zu einander, Sie bilden eine physikalische und elektrische Verbindung. Schriften wuchs weniger effizient, wenn man Sphäroid abwesend war, und wenn ein gen relevant für cerebral-Trakt Bildung war knocked down. Die Studie weiter beleuchtet Gehirn Wachstums-und Entwicklungsstörungen.

Es braucht eine Menge von verbindungen, um die menschliche Intelligenz. Die Funktion des Gehirns hängt davon ab, Kontakte zwischen verschiedenen Regionen innerhalb des Gehirns. Um zu untersuchen, wie diese Verbindung möglich ist—und wie es gehen kann, geht schief—internationale Forscher von Der Universität von Tokyo, gewachsen, ein funktionierendes Modell einer zerebralen Trakt in das Labor.

Der cortex ist in Gebiete aufgeteilt, die von Neuronen mit unterschiedlichen Rollen, wie die Erstellung oder Verarbeitung von Sprache, Bewegung, vision, etc. Diese kortikalen Bereiche Kommunikation durch die zerebralen Bahnen, gebildet durch Bündel (Hefte) von dünnen und langen Fortsätze der Nervenzellen genannt Axone. Die Tokio-Studie, geführt durch die Universität Institute of Industrial Science (IIS), erfand eine Methode zum erstellen von Nervenfasern imitiert die cerebral-Trakt. Dies könnte helfen bei der Beantwortung von Fragen über, wie die verbindungen im Gehirn gebildet werden, und letztlich, wie die Flächen integrieren separaten kognitiven Aufgaben in unified-Wahrnehmung.

Unter der Leitung von Yoshiho Ikeuchi, das team wuchs Sphäroide von Neuronen, die Nachahmung der Großhirnrinde, die unter Verwendung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs). Wenn zwei Sphäroide wurden, platziert an beiden enden der microdevice, sofern physische Anweisungen, begannen Sie zu erweitern Axone zueinander entlang einer schmalen Kanal getrennt.

„Nach 25 Tagen, die beiden Tentakel, die der Axone erreicht den ganzen Weg hinunter den Kanal, und die beiden kortikalen Sphäroide verbunden waren“, sagt Ikeuchi. „Wir wissen, war dies eine funktionelle elektrische Verbindung, denn wenn man Sphäroid wurde elektrisch stimuliert, der andere reagieren würde, und nach einer kurzen Verzögerung. Dies ähnelt der situation in einem realen Gehirn, wo weit entfernte Regionen zu kommunizieren, während der Wahrnehmung“.

Die Entwicklung des Gehirns ist Komplex, und in der Tat der zerebralen Bahnen wuchs nur in den richtigen Umständen. Wenn ein Ende des microdevices leer war, Axone noch entstand aus den Neuronen, die am anderen Ende, aber deutlich weniger effizient. Platzieren Sie ein Objekt wie eine Glasperle am Ende leer hab nichts zu verbessern Faszikel Wachstum.

„Der Sphäroide die Förderung der jeweils anderen zu wachsen Hefte sind sehr interessant“, sagt Takaaki Kirihara, der Erstautor der Studie, in iScience. „Es bedeutet, dass gegnerische Axone gegenseitig guide einander, verbinden zwei Gruppen von Neuronen. Dies könnte helfen, erklären, wie wechselseitige verbindungen gebildet werden, die zwischen entfernten Regionen des Gehirns, manchmal sogar zwischen verschiedenen Hemisphären.“

Obwohl die Axone wachsen in einer microdevice sind keineswegs das gleiche wie das lebende Gehirn, es ist ein Hinweis darauf, dass die Gewebe-Kultur-Modell war realistisch. Das gen L1CAM bekannt ist essentiell für cerebral-Trakt Bildung. Wenn L1CAM wurde knocked-down (unterdrückt), die in die Sphäroide, viele der Axone Fehler beim montieren in einem bundle. Dies deutet darauf hin das Modell könnte verwendet werden, um die Studie nicht nur das normale Hirngewebe, aber auch Entwicklungsstörungen der Hirnrinde-Trakt.