כיצד פועל המוח שלנו: חיבור תאי מוח שגדלו במעבדה מניב תובנות חדשות

צוות מחקר שיתופי פיתח שיטה לחיבור רקמות מוח שגדלו במעבדה, לשפר את ההבנה של התפתחות ותפקוד המוח ולסלול את הדרך להתקדמות אפשרית בטיפול במצבים נוירולוגיים.

הרעיון לגדל רקמות דמויות מוח אנושיות מתפקדות בצלחת תמיד נשמע די מופרך, אפילו לחוקרים בתחום. לקראת המטרה העתידית, צוות מחקר יפני וצרפתי פיתח טכניקה לחיבור רקמות מחקות מוח שגדלו במעבדה באופן שדומה למעגלים במוח שלנו.

התקדמות בלימודי עצבים

זה מאתגר ללמוד מנגנונים מדויקים של התפתחות המוח ותפקודי. מחקרים בבעלי חיים מוגבלים על ידי הבדלים בין מִין במבנה ובתפקוד המוח, ותאי מוח שגדלו במעבדה נוטים לחסר את הקשרים האופייניים לתאים במוח האנושי. יתרה מכך, החוקרים מבינים יותר ויותר שהקשרים הבין-אזוריים הללו, והמעגלים שהם יוצרים, חשובים עבור רבים מתפקודי המוח שמגדירים אותנו כבני אדם.

מחקרים קודמים ניסו ליצור מעגלים מוחיים בתנאי מעבדה, אשר קידמו את התחום. חוקרים מאוניברסיטת טוקיו מצאו לאחרונה דרך ליצור קשרים פיזיולוגיים נוספים בין "אורגנואידים עצביים" שגדלו במעבדה, רקמת מודל ניסיוני שבה מגדלים תאי גזע אנושיים למבנים תלת מימדיים המחקים את המוח. הצוות עשה זאת על ידי קישור האורגנואידים באמצעות צרורות אקסונליות, אשר דומה לאופן שבו אזורים מחוברים במוח האנושי החי.

הבנה משופרת באמצעות חדשנות

"באורגנואידים בודדים עצביים הגדלים בתנאי מעבדה, התאים מתחילים להפגין פעילות חשמלית פשוטה יחסית", אומר מחבר שותף ראשי של המחקר Tomoya Duenki. "כאשר חיברנו שני אורגנואידים עצביים עם צרורות אקסונליות, הצלחנו לראות כיצד החיבורים הדו-כיווניים הללו תרמו ליצירה ולסנכרון של דפוסי פעילות בין האורגנואידים, והראו דמיון מסוים לקשרים בין שני אזורים במוח."

האורגנואידים המוחיים שהיו מחוברים עם צרורות אקסונליות הראו פעילות מורכבת יותר מאשר אורגנואידים בודדים או כאלו הקשורים בטכניקות קודמות. בנוסף, כאשר צוות המחקר גירוי את הצרורות האקסונליים באמצעות טכניקה המכונה אופטוגנטיקה, הפעילות האורגנואידית שונתה בהתאם והאורגנואידים הושפעו משינויים אלו במשך זמן מה, בתהליך המכונה פלסטיות.

"ממצאים אלה מצביעים על כך שחיבורי צרור אקסונליים חשובים לפיתוח רשתות מורכבות", מסביר Yoshiho Ikeuchi, מחבר בכיר של המחקר. "יש לציין שרשתות מוח מורכבות אחראיות לתפקודים עמוקים רבים, כמו שפה, תשומת לב ורגש."

בהתחשב בכך ששינויים ברשתות המוח נקשרו למצבים נוירולוגיים ופסיכיאטרים שונים, חשובה הבנה טובה יותר של רשתות המוח. היכולת לחקור מעגלים עצביים אנושיים שגדלו במעבדה תשפר את הידע שלנו על האופן שבו רשתות אלו נוצרות ומשתנות לאורך זמן במצבים שונים, ועשויה להוביל לשיפור הטיפולים במצבים אלו.