Дослідження нейробіологів з Токійського університету
Команда нейробіологів з Токійського університету під керівництвом Йошіхо Ікеучі успішно з'єднала три людські мозкові органоїди в мережу та навчила їх розрізняти електричні сигнали з різних джерел. Цей експеримент, проведений шляхом повторної стимуляції протягом двох тижнів, показав, що лише мережі з трьома органоїдами здатні покращувати диференціацію сигналів, що свідчить про навчання та формування функціональних нервових мереж.
Методологія дослідження
Дослідження включало вирощування мозкових органоїдів з індукованих плюрипотентних стовбурових клітин людини. Органоїди були розміщені на спеціальних чипах з мікроскопічними електродами, що дозволило проводити експерименти з різними конфігураціями:
- один органоїд
- два органоїди
- три органоїди
Перед стимуляцією органоїди культивувалися більш ніж два тижні. Після формування зв’язків дослідники проводили двотижневу стимуляцію нервових мереж, яка відбувалася у двох різних точках по 100 разів на день в кожній. Активність мережі одночасно записували.
Початковий рівень розпізнавання джерела сигналів алгоритмами машинного навчання був близько 50%. Проте покращення диференціації сигналів відбулося лише у мережах з трьома органоїдами після повторної стимуляції. Сигнали стали швидшими, стабільнішими та більш просторово диференційованими. Мережі, які не піддавали стимуляції, не показали покращень. Дослідники зробили висновок про важливість організації нервової тканини у взаємопов'язані модулі для навчання розрізняти джерела інформації. Повідомлення про дане дослідження було опубліковане у виданні Science alert.
Це дослідження підкреслює потенціал використання органоїдів для вивчення механізмів навчання та нейронної пластичності, а також відкриває нові можливості для розуміння функціонування нервової системи.
Результати експерименту можуть мати значний вплив на подальші дослідження в галузі нейробіології та нейротехнологій, а також на розробку нових терапевтичних стратегій для лікування неврологічних захворювань.
Цікаво, що подібні дослідження, такі як стимуляція блукаючого нерва після фізичних вправ, також демонструють, як нейронні механізми можуть впливати на закріплення навичок. Це підкреслює важливість вивчення нейропластичності та її ролі в навчанні, що, безумовно, відкриває нові горизонти для подальших досліджень у цій сфері.