Hogyan és miért tudósok nőnek a mesterséges agy, a tudomány és az élet
Madeline Lancaster összekulcsolta a kezét a hasára, terhes volt. „Ők most hat vagy hét hónap.” Abban a pillanatban, az ő utódaik körülbelül négy milliméter átmérőjű. Ők voltak több száz, és minden már közel kétmillió neuronokat. Szerencsére ő nem beszél egy hatalmas alom született gyermekek - bár az ember gondolná, teljesen normális, mint minden ember. Nem, ő azt mondja, a párt növekvő emberi agy. Ezután - az első, aki a BBC tudósítója.
Mi vagyunk az új MRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge - burjánzó labirintus üveg laboratóriumi berendezések űrkorszak és a folyosókon, amely úgy tűnik, hogy nyúlik kilométer. Nincs semmi titok, ez nem a föld alatt. Ez a lehetőség ér 212 millió fontot ad otthont számos futurisztikus projektek, amelyek mindegyike méltó saját hollywoodi film.
A saját kis sarka a kutatás utópia Madeleine csapat dolgozik egy ilyen abszurd feladat, úgy tűnik, több magic mint tudomány: fordul az emberi bőr az agyba.
„Az agy fejlődik ugyanúgy, ahogy azt látni az embrió” Madeleine mondta. Az ő szavai, van némi igazság, de itt vannak a különböző környezetekben. Ehelyett anyaméh testetlen agya termesztik óriás inkubátorok. A vérellátás hiánya etetik tápanyagban gazdag folyadék, ami frissítik minden pár napig. És persze, hogy nincs az immunrendszer, hogy minden, ami érintkezik velük, először alkohollal fertőtleníteni kell.
Amikor kinyitja az ajtót az inkubátor - nos, be kell vallanom, úgy néznek ki, nem olyan lenyűgöző, mint én képzeltem: színtelen, vízszerű foltok, úszó medence halvány rózsaszín folyadék. Ők több mint a darab nedves popcorn, mint egy forrás a szellemi képességek.
De a látszat csal. Tény, hogy ezek a „brain sejtszervecskék” nevezik őket, feltűnően hasonlít az agy a hétköznapi emberek. Mint minden normális agyi sejtszervecskék oszlanak szürkeállomány - álló neuronok - a fehérállomány, zsírszövet, amely az orsó alakú „farok”.
Mint a normál agy, minden organelle áll bizonyos területeken. Van ráncos kéreg (ami született a nyelvet és a tudatos elme), a hippocampus (a központ érzelem és memória), a kisagy koordinálja az izmok és még sok minden más. Általában ez megegyezik az agy kilenc hetes embrió.
Hogyan csinálják?
Tény, hogy az agy nem olyan nehéz, mint amilyennek látszik első pillantásra. Néhány egyszerű összetevők, olthatatlan lelkesedést dolgok áztatás alkohol, és akkor is kap magának egy kis agy néhány hónap.
Először is, szükség lesz a sejteket. Lancaster csoport vette a mintát a donor bőr, de valójában, és ez egy kicsit zavarba hozza létre ezt a mesterművet az emberi evolúció, akkor bármilyen típusú sejt -, hogy ez az orr, a máj vagy a köröm.
Csak őssejtek alakulhat minden szövetet a szervezet, így a következő lépésben meg kell átalakítani, hogy a sejteket. Ebből a célból a kutatócsoport alkalmazott egyfajta szérum a fiatal sejtek protein turmix, amely újraindíthatja az órákat, és visszatér minden sejt egy embrionális állapotban.
Körülbelül egy hét múlva a növekedés, akkor találja magát dosochki a sejtekhez, amelyek lehet lekaparni egy Petri-csészébe and roll egy labdát.
Lancaster vesz egy üres tálka rózsaszín folyadék. „Lásd, most ezek az apró,” mondja. Nyilvánvaló, hogy minden jól fehér folt akkora, mint egy, khm, pont. Mint az egyik, hogy a végén az előző mondatban. „Úgy tűnik, hogy próbál válni egy embriót,” mondja.
Végül minden őssejt kezd szakosodott hogy egységes labdák halmozódása különböző típusú sejtek. Köztük van az agysejtek.
Általában a tudósok - mint gondoskodó szülők táplálják az embriókat, és ösztönözze őket, hogy nő. De ez nem tartott sokáig. A gyöngyöket sejtek kerülnek át egy új étel, ezúttal egy nagyon kis mennyiségű étellel. Ha a sejtek elkezdenek éhezni, legtöbbjük meghal, így csak a agysejteket. „Ezek rendkívül megbízható - és senki sem tudja, hogy miért.”
Végül a fejlődő agyban merítjük takaró kocsonya. „Ez nem egy közönséges zselé - mi víz az agy folyadék, és megszilárdul az inkubátorból felmelegszik” Madeleine mondta. Jelly utánozza a bőr az agyszövet, ami általában körül a koponya, hogy ő már viszonylag normálisan fejlődtek.
Akkor meg kell várni. Három hónappal később, a késztermék körülbelül négy milliméter átmérőjű és körülbelül kétmillió neuronokat. Kiépült az agy egy felnőtt egér tartalmaz, összesen négymillió neuronok, így ez elég.
Az agy állandóan pezseg az elektromos aktivitás - az idegsejtek jeleket. Lancaster azt mondta, hogy nincs semmi különleges, de ez megerősíti, hogy a tudósok, hogy a funkcionális idegsejtek úgy viselkednek, mint a neuronok.
Jelenleg Lancaster agya nem hiszem. Senki sem érti, hogyan agyi aktivitás vezet gondolatokat - és hihetetlenül nehéz egyáltalán, hogy visszavonja minden meghatározása gondolat - de van spekuláció. Általában, amikor ki vagyunk téve a stimuláció a külvilág - illatok, hangok, gondolatok - agyunk információk tárolására közötti kapcsolatok megerősítéséhez a neuronok, vagy újakat. Normális felnőtt mintegy ezer billió neuronok, amelyek együttesen adnak az agy feldolgozási teljesítmény egy billió bit másodpercenként.
És ez a fogás. Még az összes összetevőit agy normális test nélkül, ami biztosítja számára információkat a világ körül, a termesztett agy nem képes normálisan fejlődnek. „Neuronok dolgozik, de nem szervezett egymáshoz képest,” mondja. Vegyük például az emberek, akik vakon született. Mert nem látja a fényt az a része az agynak, hogy feldolgozza ezeket a jeleket nem keletkezik.
Ha csatlakoztatja nőtt a laboratóriumban az EEG az agy, akkor nem látok semmit. Az úgynevezett „agyi hullámok”, amely képes észlelni a gépek az eredménye egyidejű hatása millió neuronok; kombinálva tudnak észlelni a villamos jelek a fejbőrön keresztül.
„És ez egy jó dolog. Szerettem volna probléma, ha azt hittem, hogy ott van kialakítva normális neurális hálózat „Madeleine mondta.
Létrehozása azonban a tudatos agy nem volt a terv. Ehelyett Lancaster használja az agy, hogy válaszoljon a régi puzzle: minden szellemi fölénye, a genetikai különbség az emberek és a csimpánzok csak 1,2%. Ez 12-szer nagyobb, mint az egyedek közötti különbségek (0,1%). Miért?
Ahhoz, hogy megtudja, a tudósok kivont egyes részt vevő gének az agy fejlődésében, és a helyükbe a csimpánz változata - alapján létrehozott Ezen hibrid sejtek shimpacheloveka agya. Különböző fejlettségű gyakran válnak nyilvánvalóvá szerepe bizonyos gének; agyát csimpánz genom sokkal kisebb lehet, mint a normál emberi agy kevesebb vagy neuronok, pl.
Más szóval, az ilyen agyat teszi a kutatók, hogy végezzen kísérleteket, hogy soha nem szabad megengedni, hogy végezzen. Képzeljük el, mi lenne, ha a káosz egy valós személy lenne hozzá egy csimpánz géneket.
Végül Lancaster reméli, hogy hozzon létre egy ellentétes változata kísérletek laboratóriumi termesztett csimpánz agya. Nehéz lesz, mert az ilyen típusú védett. Nem lehet csak úgy menjen fel a csimpánz és hogy egy darab bőrt. De a tudósok találtak egy kiutat. „Ha egy állat az állatkertben baba megszületik, annak méhlepény általában csak eldobni, de nem tudjuk, hogy ezek a maradványok,” Madeleine mondta.
Általában a organellumok használják a tanulmány a különböző emberi betegségek, autizmus, hogy a skizofrénia. Történelmileg, hogy nehéz, hogy vizsgálja meg a laboratóriumban, mint az állatok nem rendelkeznek ilyen betegségeket. Vegyük például az autizmus. Autista gyermekek súlyos nem lehet beszélni -, hogyan kell tanulni a betegség egerekben, ha azok nem is voltak képesek beszélni?
Összehasonlítva az agyat, ami nőtt ki a bőr egészséges felnőttek és a betegek autizmus, a tudósok az elmúlt évben ki tudták mutatni, hogy ez a betegség oka lehet egyenlőtlenség a két alapvető idegi típusú: azok kiváltó jeleket (serkentő neuronok) és azok, amelyek fékezik ( gátló neuronok).
„A normális agyban van egy nagyon finom egyensúlyt a két fajta, így el lehet képzelni, hogy mekkora befolyást ezek a hálózati funkciók”, mondja Lancaster.
Az igazi áttörést, nem csak az a tény, hogy az agy képes szimulálni az ilyen betegségek, hanem azt is lehetővé teszi a tudósok, hogy menjen vissza az időben, és megérteni, hogy miért autista agya annyira különböző. Meg lehet nézni őket újra és újra, a különböző fejlettségű a keresési finom változások. A valóságban ez lehetetlen lenne.
Sok tudós a végső cél az, hogy a mesterséges agy működött, mint egy hagyományos - alakú hálózat, amely lehet festett, vágott és fedezze fel, mint az agy laboratóriumi egerekben. De most, a sejtszervekre közömbös, mint a pattogatott kukorica, amely nagyon hasonlítanak.