시험관 속의 뇌 04.06.2015

우리는 기능적 자기공명영상(fMRI)의 도움으로 뇌 내부에서 일어나는 일에 대해 배울 수 있습니다. 이를 통해 신경 조직의 특정 부분에서 활동을 볼 수 있고 이 활동을 특정 작업의 수행과 아주 정확하게 비교할 수 있습니다. 그러나 우리가 세포 수준, 뉴런 수준 및 뉴런 간 접촉 - 시냅스, 뉴런에 영양을 공급할뿐만 아니라 방해하는 보조 신경교 세포 수준까지 침투하지 않으면 뇌에 대한 모든 것을 배울 수 없습니다 신경 화학적 신호의 전도와 함께. 그리고 많은 신경 변종이 있다는 것을 기억해야 합니다. 예를 들어 대뇌 피질을주의 깊게 조사하면 서로 다른 유형의 뉴런 비율이 서로 다른 XNUMX 개의 층이 있습니다. 더 높은 인지 기능이 분자-세포 수준에서 실현되는 방식을 이해하려면(즉, 피질이 이들에 관여함), 구조와 미묘함에 대한 계층 간의 관계를 이해할 필요가 있습니다.

물론 설치류와 영장류의 뇌에서 무언가를 연구할 수 있습니다. 또한 뉴런의 상호 작용은 종종 세포 배양에서 연구됩니다. 세포는 일부 실험실 용기 바닥의 영양 배지에 살고 신경 과학자들은 예를 들어 특정 자극에 대한 반응으로 시냅스의 강도가 어떻게 변하는지 모니터링합니다. 결과적으로 정신 분열증, 자폐증 및 기타인지 장애의 원인에 대해 몇 가지 결론을 내릴 수 있습니다. 결국 이러한 병리의 경우 신경 구조, 뉴런 간의 상호 연결이 위반됩니다. 그러나 세포 배양의 평평한 층은 여전히 ​​XNUMX개의 층이 있는 껍질이 아닙니다. 또 다른 방법은 사망자로부터 채취한 샘플을 분석하는 것입니다. 말할 필요도 없이 여기에서 세포 구조의 사후 변화에 대해 항상 기억해야 하며 그러한 샘플에서 신호 전도를 연구하는 것은 불가능합니다. 이상적으로는 전체 뇌는 아닐지라도 뇌 구조의 한 요소 또는 다른 요소를 완전히 재현하는 XNUMX차원 세포 모델을 손에 들고 싶습니다. 스탠포드 대학의 연구원들의 실험은 우리를 이 이상에 더 가깝게 만듭니다.

물론 줄기세포가 없는 것은 아니었다. - Sergiu Pasca(Sergiu Pasca)와 그의 동료들은 인간 피부에서 유도된 줄기세포를 받아 뉴런으로 만들었다. 이제 이것은 거의 표준 절차입니다. 분화된 세포는 줄기 세포였을 때 분열 외에는 아무 것도 할 수 없었던 "젊음을 기억"해야 합니다. 그러나 그들은 다른 세포 유형으로 바뀔 수 있습니다. 분자 신호를 사용하여 올바른 경로를 따라 지시하기만 하면 됩니다. 처음에는 모든 것이 평소대로 진행되었습니다. 인공 줄기 세포는 배양 접시에서 평평하게 자랐습니다. 그러나 그들은 바닥에서 분리되어 더 이상 벽이나 바닥에 단단히 부착 할 수없는 특별한 새로운 "거주 장소"로 이식되었습니다. 몇 시간 안에 세포는 미세 풍선으로 합쳐져 계속 분열했습니다. 그리고 여기에서 그들은 신경 조직의 세포로 변하기 시작했습니다.

80주 후 7%의 세포가 분자 및 기타 특성에 따라 신경 세포와 유사해졌습니다. 또한 XNUMX %는 뉴런이 아니라 뉴런을 지원하고 영양을 공급하고 혈액에서 유해한 물질의 침투로부터 보호하며 뉴런 활동을 조절하는 신경교 성상 세포로 변했습니다. 지금까지 동일한 줄기 물질에서 뉴런과 뉴런을 지원하는 세포를 모두 성장시키는 것은 불가능했습니다. 다른 줄기 세포주에서 얻은 제XNUMX자 성상세포를 사용해야 했기 때문에 유전적으로 둘 다 다른 것으로 밝혀졌습니다. 반면에 뇌에서는 모든 세포가 동일한 유전자를 가지고 있습니다. 이제 분명히이 어려움이 사라질 것입니다.

그러나 가장 중요한 것은 그들이 세포 복합체(피질 회전 타원체라고 함)의 구조를 분석했을 때 명확해졌습니다. 그들의 구조는 대뇌 피질에 있는 구조와 유사하다는 것이 밝혀졌습니다. 또한 80%의 뉴런은 외부 자극에 반응했고 86%는 자발적인 활동을 보여 서로 신경 사슬을 형성하여 신호를 전달했습니다. 즉, 대뇌피질의 상당히 그럴듯한 XNUMX차원 모델을 얻을 수 있었다.