Исследователи впервые продемонстрировали, что органоиды человеческого мозга способны формировать функциональные связи с тканями мозга мыши и реагировать на визуальные стимулы.

После имплантации человеческого «мини-мозга» в кору животных авторы исследования использовали различные методы визуализации, чтобы подтвердить формирование «синапсов человека-мыши». Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

В последние годы органоиды человеческого мозга стали перспективной моделью для изучения неврологического развития и расстройств. Созданные из стволовых клеток, эти миниатюрные кортикальные реплики производят свою собственную нервную активность, но никогда ранее не наблюдалось их соединения с окружающими тканями для участия в синхронизированном ответе на внешние раздражители.

Основным препятствием для демонстрации этого явления всегда было технологическое препятствие, поскольку существующие массивы электродов недостаточно точны для регистрации такой тонкой активности. Однако исследователи смогли преодолеть это препятствие, используя наночастицы платины для создания массивов прозрачных графеновых микроэлектродов.

Когда мышам представили визуальный стимул белого света, ученые смогли использовать эти имплантированные электроды для одновременного измерения нейронной активности в органоидах и окружающей ткани мозга. При этом они обнаружили, что оба реагируют на раздражитель одинаково.

«Ни в одном другом исследовании не удавалось записывать одновременно оптические и электрические сигналы. Наши эксперименты показывают, что визуальные стимулы вызывают электрофизиологические реакции в органоидах, соответствующие реакциям окружающей коры», - пояснила автор исследования Мэдисон Уилсон в своем заявлении.

Используя усовершенствованную технику микроскопии, называемую двухфотонной визуализацией, команда смогла показать, что кровеносные сосуды мыши начали проникать в органоиды человеческого мозга, обеспечивая их питательными веществами и энергией.

Активность мозговых волн внутри органоидов также синхронизировалась с активностью окружающих тканей, что указывает на то, что функциональные связи между тканями коры головного мозга человека и мыши были установлены в течение трех недель после имплантации.

Авторы исследования продолжали свои наблюдения в течение 11 недель и показали, что органоиды человеческого мозга функционально и морфологически интегрируются в кору мыши.