İnsan “Mini Beyinlerinin” Görsel Uyaranlara Yanıt Verdiği İlk Kez Gözlendi
Araştırmacılar ilk kez insan beyin organoidlerinin fare beyin dokusuyla işlevsel bağlantılar kurabildiğini ve görsel uyaranlara yanıt verebildiğini gösterdi. İnsan “mini beyinlerini” hayvanların kortekslerine yerleştirdikten sonra, çalışmanın yazarları “insan-fare sinapslarının” oluşumunu doğrulamak için çeşitli görüntüleme teknikleri kullandılar.
Son yıllarda, insan beyni organoidleri nörolojik gelişim ve bozuklukların incelenmesi için umut verici bir model olarak ortaya çıkmıştır. Kök hücrelerden oluşturulan bu minyatür kortikal kopyalar kendi nöral aktivitelerini üretir, ancak daha önce dış uyaranlara senkronize bir tepkiye katılmak için çevre dokularla bağlantı kurdukları hiç gözlemlenmemiştir.
Mevcut elektrot dizileri bu kadar incelikli aktiviteyi kaydedecek kadar ince olmadığından, bu fenomeni göstermenin önündeki ana engel her zaman teknolojik bir engel olmuştur. Ancak araştırmacılar, şeffaf grafen mikroelektrot dizileri oluşturmak için platin nanopartiküller kullanarak bu engelin üstesinden gelmeyi başardılar.
Farelere beyaz ışıklı bir görsel uyaran sunulduğunda, araştırmacılar bu implante elektrotları kullanarak organoidlerdeki ve çevresindeki beyin dokusundaki nöral aktiviteyi eş zamanlı olarak ölçebildi. Bunu yaparken, her ikisinin de uyarıcıya aynı şekilde tepki verdiğini ortaya çıkardılar.
Çalışmanın yazarı Madison Wilson yaptığı açıklamada, “Başka hiçbir çalışma aynı anda optik ve elektriksel kayıt yapamadı” dedi. “Deneylerimiz, görsel uyaranların organoidlerde elektrofizyolojik tepkiler uyandırdığını ve bu tepkilerin çevredeki korteksten gelen tepkilerle eşleştiğini ortaya koyuyor.”
Ekip, iki fotonlu görüntüleme adı verilen son derece rafine bir mikroskopi tekniği kullanarak, fare kan damarlarının insan beyni organoidlerine uzanmaya başladığını ve onlara besin ve enerji sağladığını gösterebildi. Organoidler içindeki beyin dalgası aktivitesi de çevre dokununkiyle senkronize hale geldi ve bu da implantasyondan sonraki üç hafta içinde insan ve fare kortikal dokuları arasında işlevsel bağlantılar kurulduğunu gösterdi.
“Geleneksel metal elektrotlarla organoid grefti ve duyusal kortekse yakınlığı incelemek için net bir görüş alanına sahip olamazdık” diyen araştırmacılar, “deneylerimizin başarısı esnek, şeffaf grafen cihazların mühendisliğine bağlıydı” diye ekliyor.
Çalışmanın yazarları gözlemlerini on bir hafta boyunca sürdürmüş ve insan beyni organoidlerinin fare kortekslerine işlevsel ve morfolojik olarak entegre olduğunu göstermişlerdir.
“İleride, kök hücre ve sinir kayıt teknolojilerinin bu kombinasyonunun, nöronal devreler düzeyinde fizyolojik koşullar altında hastalığın modellenmesi, hastaya özgü genetik arka planda aday tedavilerin incelenmesi ve organoidlerin belirli kayıp, dejenere veya hasarlı beyin bölgelerini restore etme potansiyelinin değerlendirilmesi için kullanılacağını öngörüyoruz” diye yazıyorlar.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Beyin İmplantı Konuşamayan ve Felçli Bir Adamın Konuşmasını Sağladı