Gli scienziati stanno cercando di creare il cervello degli umani e di altri animali il più vicino possibile al presente. Questo è importante per gli esperimenti, il trapianto di organi e lo studio delle malattie. È possibile che nel prossimo futuro sarà possibile coltivare campioni con coscienza in provette.
Maiali senza testa
Nell'aprile 2018, la rivista Nature ha pubblicato una lettera aperta di 17 importanti neurofisiologi del mondo che chiedevano lo sviluppo di regole e restrizioni per esperimenti con tessuto nervoso cresciuto artificialmente, poiché molto presto sarà possibile ricreare non solo le strutture, ma anche le funzioni del cervello. In altre parole, è molto probabile che alcuni campioni di laboratorio stiano per mostrare segni di coscienza e devi essere preparato per questo. In realtà, questa è stata una risposta a un rapporto degli scienziati della Yale University secondo cui hanno tenuto in vita il cervello del maiale, separato dal corpo, per 36 ore. Un sistema di pompaggio riscaldato BrainEx appositamente progettato e un sostituto del sangue sintetico sono stati utilizzati per ripristinare la circolazione sanguigna nel cervello di oltre cento animali quattro ore dopo la decapitazione. Nel cervello rianimato in questo modo, sono stati trovati miliardi di cellule nervose viventi ed efficienti. Tuttavia, non c'era attività elettrica - questo è stato dimostrato da un elettroencefalogramma. Pertanto, gli scienziati hanno concluso che il cervello è vivo, ma è in coma, il che significa che non c'è coscienza. Secondo gli autori del lavoro, il cervello di maiale rivitalizzato può inoltre servire come materiale per testare nuovi farmaci per il cancro o il morbo di Alzheimer. Inoltre, tecnicamente, questa scoperta può essere vista come un modo per mantenere in vita un organo per ulteriori trapianti o per far crescere un cervello in laboratorio. Secondo gli autori del lavoro, il cervello di maiale rivitalizzato può inoltre servire come materiale per testare nuovi farmaci per il cancro o il morbo di Alzheimer. Inoltre, tecnicamente, questa scoperta può essere vista come un modo per mantenere in vita un organo per ulteriori trapianti o per far crescere un cervello in laboratorio. Secondo gli autori del lavoro, il cervello di maiale rivitalizzato può inoltre servire come materiale per testare nuovi farmaci per il cancro o il morbo di Alzheimer. Inoltre, tecnicamente, questa scoperta può essere vista come un modo per mantenere in vita un organo per ulteriori trapianti o per far crescere un cervello in laboratorio.
Cervelli in una provetta
Questo problema è stato affrontato da vicino dalla metà degli anni 2000, quando i biologi giapponesi hanno costantemente coltivato la corteccia cerebrale, la ghiandola pituitaria e la coppa ottica, la conseguenza della parete del diencefalo nell'embrione dei mammiferi. Le cellule staminali sono state utilizzate ovunque come materiali da costruzione. Nel 2012, scienziati americani hanno ottenuto in condizioni di laboratorio un proencefalo con una corteccia, il cui stadio di sviluppo corrispondeva al cervello di un embrione umano alla fine del primo trimestre di gravidanza. Gli esperti della Stanford University sono andati oltre e tre anni dopo hanno creato piccoli grumi che imitano il cervello di un neonato subito dopo la nascita. Allo stesso tempo, i ricercatori dell'Università dell'Ohio hanno coltivato un cervello umano a tutti gli effetti da cellule staminali, corrispondenti al livello di un embrione di cinque settimane. Secondo gli autori dell'esperimento,riproduceva quasi completamente tutte le principali aree del cervello, ma mancava il sistema vascolare. Pertanto, non poteva svilupparsi e funzionare ulteriormente.
Piccolo ma remoto
I cervelli in provetta sono ancora molto piccoli. Ad esempio, le dimensioni dei campioni Stanford sono solo da tre a quattro millimetri. L'organo fabbricato in Ohio non è più grande di una gomma sulla punta di una matita.
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Il motivo principale per la diminutività è la mancanza di ossigeno e sostanze nutritive, che il sistema vascolare fornisce agli organi interni. I cervelli artificiali non hanno un tale sistema e l'unico modo possibile per le molecole delle sostanze necessarie di penetrare è attraverso i tessuti.
Inoltre, la soluzione nutritiva in cui viene coltivato il cervello non è in grado di riprodurre completamente il microambiente specifico in cui il cervello umano cresce e si sviluppa. Questo, a sua volta, limita l'accesso di molecole di segnalazione che trasmettono segnali, o stimoli, da cellula a cellula. In un organismo vivente, i disturbi nella trasmissione del segnale portano allo sviluppo di cancro, malattie autoimmuni e diabete, in quelli artificiali - alla limitazione delle dimensioni.
Cervello di Neanderthal
Una delle possibili soluzioni è la creazione di animali chimera, cioè il trapianto delle parti cresciute del cervello umano su qualche animale da laboratorio. I primi esperimenti sono stati effettuati sui topi. Nel 2015, gli specialisti del Salk Institute for Biological Research (USA) hanno annunciato di aver trapiantato degli organelli coltivati in una provetta nel cervello dei roditori e di essere riusciti a collegarli al sistema circolatorio degli animali. Dopo tre mesi, l'80% dei topi aveva tessuto neurale artificiale innestato. È vero, come notano gli autori del lavoro, i roditori operati non sono diventati più intelligenti: il loro comportamento non differiva dal solito. Gli scienziati ritengono che tale ricerca rivoluzionerà la medicina rigenerativa e permetterà alle cellule coltivate di essere impiantate negli esseri umani. Se gli esperimenti avranno successo, sarà possibile trapiantare qualsiasi organello creato in una provetta, compresi quelli di Neanderthal. Non molto tempo fa, i biologi americani hanno ottenuto il cervello di un uomo di Neanderthal in laboratorio. Per questo, una mutazione caratteristica del genoma degli antichi è stata introdotta nel DNA delle cellule staminali. Una mutazione ha cambiato radicalmente la struttura delle connessioni neurali e persino la forma degli organelli.
I neuroni nel tessuto nervoso di Neanderthal sono migrati più velocemente e hanno formato meno sinapsi rispetto al cervello umano. Secondo gli autori dello studio, questo è simile a ciò che accade negli organelli fatti da cellule autistiche. Ma il tessuto neurale artificiale stesso dice poco su come funzionerà il cervello adulto, e questo è ciò a cui gli scienziati sono particolarmente interessati.
Per comprendere tutti i processi che avvengono nel cervello di Neanderthal, è necessario fissare in esso l'attività elettrica, che indica la coscienza. E qui gli scienziati entreranno nella zona grigia, di cui gli autori della lettera di aprile avevano messo in guardia. Avranno un meraviglioso modello sperimentale che aiuterà a rispondere a molte domande, ma questo modello sentirà tutto e probabilmente capirà.
Alfiya Enikeeva
