Ígéretes áttörés: kiborgembriók segítenek feltérképezni az agy fejlődését

Tudósok olyan kiborgembriókat (azaz olyan lényeket, amelyekben elektronika is van) hoztak létre, amelyeknek az agyába elektródahálókat ültettek. A kísérletek béka- és egérembriókkal, valamint szalamandrafajokkal, például axolotlokkal zajlottak. Bár az emberi embriókba való beültetést a kutatók etikai okokból kizárják, a technológiájuk a jövőben segíthet a gyermekkori neurofejlődési rendellenességek vizsgálatában és kezelésében. Az elektródahálók rugalmas anyaga ugyanis lehetővé teszi, hogy a berendezés alkalmazkodjon a növekvő agy szerkezetéhez.  

Jia Liu, a Harvard Egyetem biomérnöki tanszékének adjunktusa szerint az ilyen fejlesztések segíthetnek megérteni, miként alakul át az agy egyszerű szövetdarabból komplex „számítógéppé”. Rámutatott: ez a technológia ezért is érdekes, mivel a legtöbb neurális technológiát felnőtt agyakra fejlesztették, holott a fejlődő agy működésével kapcsolatban még sok a megválaszolatlan kérdés.  

Agytevékenységet más technológiák is képesek mérni, de azok korlátozott idő- és térbeli felbontással dolgoznak, mint például az fMRI. A korábbi, elektródaalapú vizsgálatok pedig bár magasabb felbontásúak voltak, nem tudták követni a fejlődő agy gyors változásait.  

Liu csapata 2015-ben már kidolgozott hajlékony, minimálinvazív agyimplantátumokat. Ezek inspirálták arra, hogy megnézzék, vajon a hajlékony elektronika képes-e alkalmazkodni az embriók dinamikusan fejlődő agyához. A beültetés azonban komoly kihívást jelent, mivel egy apró rossz mozdulat is mechanikai károsodást okozhat.  

A kutatók ezt a problémát úgy hidalták át, hogy akkor ültették be az elektródahálót, amikor az agy még egy kétdimenziós sejtréteg volt. Ahogy ezek a sejtlapok fejlődtek és 3D-s szerkezetekké alakultak, az elektródák is velük együtt hajlottak, beágyazódva az agy különböző részeibe. Ezt nevezték el kiborgembriónak. A vizsgálatról szóló tanulmányt nemrégiben publikálták a Nature online felületén.  

A kísérletek nem voltak zökkenőmentesek, ugyanis az első teszteknél még túl merev elektródákat alkalmaztak, amelyek elvágták az embriós szöveteket. Az új, hajlékonyabb eszközök vastagsága azonban kevesebb mint egy mikrométer.  

A béka- és szalamandraembriókban az új elektródák stabilan és folyamatosan mérték az agy elektromos aktivitását, milliszekundumos felbontással. A szövetek vizsgálata és a stresszhez köthető gének aktivitása szerint ezek az eszközök nem befolyásolták negatívan az agyfejlődést, ahogy a viselkedési tesztek sem mutattak eltérést: a békák ugyanúgy elkerülték a tárgyakat, mint a kontrollcsoport tagjai. Az emlősökön végzett előzetes kísérletek is ígéretesek voltak: egérembriók és újszülött patkányok esetén sikeresen mérték az idegi aktivitást.  

A cikk folytatását a makronom.eu oldalán olvashatják:

Címlapfotó: MTI/Oláh Tibor

További cikkeinket, elemzéseinket megtalálják a makronom.hu oldalon.