Группа ученых из Института молекулярной биологии (Institute of Molecular Biology) сумели создать в лабораторных условиях миниатюрную модель человеческого мозга.
Для этого исследователи использовали искусственные плюрипотентные стволовые клетки — взрослые клетки, модифицированные таким образом, чтобы они вели себя как эмбриональные стволовые клетки. Клеткам подавалась смесь питательных веществ, необходимых для развития мозга. Первоначально стволовые клетки видоизменялись в нейроэктодермальную ткань (невральный зачаток) — слой клеток, который в конечном счете становится нервной системой зародыша. Эта ткань размещалась в геле, благодаря чему в дальнейшем она могла трансформироваться в объемные структуры.
Менее чем за месяц стволовые клетки выросли в органоиды, сходные с мозгом и имеющие размеры 3х4 мм. В них содержались структуры, соответствующие большинству отделов мозга. Например, во всех органоидах появлялись: доля коры головного мозга, около 70% сплетения сосудистой оболочки глаза, около 10% ткани сетчатки. По заверениям исследователей, при правильном подборе питательных веществ можно наблюдать удивительную способность к самоорганизации стволовых клеток. В полученном таким образом мозге отсутствовал лишь мозжечок, который отвечает за моторику, речь и некоторые другие функции. Однако это связано с тем, что он образуется на более поздних этапах развития.
Используя методы визуализации, ученым удалось обнаружить нейронную активность выращенного искусственного мозга. Однако это не означает, что мозг находится в сознании.
Полученный таким образом мозг можно использовать для изучения многих вопросов, связанных с его развитием и активностью. Например, ученым уже удалось выявить причину микроцефалии (порок развития — малая величина черепа и мозга). Дело в том, что на определенном этапе развития зародыша стволовые клетки делятся для увеличения их количества, а затем некоторые из них начинают трансформироваться в нейроны. Если же этап деления стволовых клеток будет короче положенного срока, не будет создано достаточное количество новых клеток для их последующей трансформации в нейроны. Соответственно, размер мозга будет меньше. Такое отклонение от нормального развития связано с нехваткой определенного белка — CDK5RAP2.
Пока что выращиваемые органоиды сопоставимы по размерам с человеческим мозгом на раннем этапе эмбрионального развития. Для выращивания более крупного мозга, нужно чтобы стволовые клетки дифференцировались в кровеносные сосуды для снабжения растущего мозга питательными веществами. Но эта задача оказалась более сложной, чем вырастить отдельно ткани головного мозга. Если же ученые смогут решить эту проблему, то смогут исследовать причины отклонений, возникающих на более поздних этапах развития мозга, например, аутизма и шизофрении.
Однако ученые отмечают, что искусственно выращенный мозг не сможет обладать сознанием. По их словам, даже если они и смогут создать хорошую структурную модель, им не удастся воспроизвести комплекс действий, необходимых для высших функций мозга.