Nové výskumy mozgových organoidov naznačujú, že náš nervový systém má vrodenú „počiatočnú architektúru“, ktorá sa formuje ešte skôr, ako na nás začnú pôsobiť akékoľvek podnety.
Mohlo by sa zdať, že sa narodíme s čistým listom. Vidíme, počujeme, cítime a vstrebávame vedomosti z okolia, získavame skúsenosti potrebné na orientáciu vo svete. Je to čiastočne pravda, ale nie úplne – veď človek nezačína od nuly, ale s „predinštalovanými“ továrenskými nastaveniami. Výskumníci ich opisujú ako modely aktivity, ktoré sa formujú pred objavením sa prvých senzorických podnetov.
Mozog sa spúšťa s vlastným „operačným systémom“
Tento článok by mal prečítať každý novopečený rodič, ktorému sa zdá, že nový človek sa formuje od nuly, ako plastelína. Objavy tímu z Kalifornskej univerzity ukazujú, ako vyzerá najskoršia elektrická aktivita v rozvíjajúcom sa mozgu. Na tento účel výskumníci použili mozgové organoidy, trojrozmerné štruktúry vytvorené z ľudských kmeňových buniek – dá sa povedať, že ide o miniatúrne modely mozgovej tkanivy.
Analýza mozgových organoidov ukázala, že sú schopné generovať sekvencie výbojov, ktoré pripomínajú tie, ktoré v dospelom mozgu tvoria základ spracovania informácií, a to bez akýchkoľvek vonkajších podnetov. Výskumníci v novej publikácii uvádzajú, že boli objavené charakteristické vzory, známe z takzvaného režimu predvoleného nastavenia – siete aktivity, ktorá je základom pre následné prijímanie a interpretáciu signálov z okolia.
Zaujímavé je, že tie isté javy boli pozorované nielen v ľudských organoidoch, ale aj v modeloch myší, ako aj vo fragmentoch kôry novonarodených hlodavcov. Na tomto základe vedci tvrdia, že mozog má určitý vrodený plán činnosti, ktorý sa začína realizovať bez účasti zmyslových orgánov. Používajúc terminológiu geekov, je to trochu podobné tomu, ako keby sme sa narodili so systémovou nadstavbou – či bude androidová alebo iOS, sa ukáže neskôr.
Genetický softvér môže pomôcť pri diagnostike chorôb
Nové objavy čiastočne vyvracajú teórie niektorých výskumníkov, že mozog „vytvára“ sekvencie neurónových výbojov až po spracovaní prvých podnetov, t. j. obrazov, zvukov alebo vôní. Samozrejme, to nepopiera učenie sa prostredníctvom skúseností, ale dokazuje, že existuje niečo ako vrodená architektúra mozgu – a to nielen u ľudí, ale aj u iných druhov.
„Tieto bunky zjavne vzájomne interagujú a tvoria reťazce, ktoré vznikajú spontánne, skôr ako začneme vnímať čokoľvek z vonkajšieho sveta. Existuje určitý operačný systém, ktorý sa objavuje v počiatočnom stave. V mojej laboratóriu pestujeme organoidy mozgu, aby sme nahliadli do tejto počiatočnej verzie operačného systému mozgu a študovali, ako sa buduje sám od seba, skôr ako bude formovaný senzorickými podnetmi,“ – prof. Tal Scharf, hlavný autor štúdie.
Štúdia tiež zdôrazňuje, že na vznik prirodzených časových sekvencií je potrebné umiestniť bunky do zložitejšieho trojrozmerného systému – takého, aký sa formuje v skutočnej kôre mozgu. Vedci tvrdia, že to svedčí nielen o dôležitosti priestorovej organizácie mozgu, ale aj o tom, že organoidy môžu odrážať kľúčové fázy neurónového vývoja.
Dobre, ale aký to má význam pre nás a pre „budúcich ľudí“? Po prvé, takéto pozorovania otvárajú cestu k novým výskumom v oblasti neurologických porúch a po druhé, môžu umožniť identifikáciu niektorých druhov ochorení. Veď ak sú najskoršie modely aktivity geneticky naprogramované, vďaka organoidom bude možné testovať vplyv toxínov, analyzovať mechanizmy chorôb a vyvíjať metódy liečby v štádiu, ktoré bolo doteraz nedostupné pre pozorovanie.
