Oamenii de știință au creat mini creiere care funcționează ca cele umane

În fiecare săptămână, VICE citește ce se mai întâmplă în lumea științei și aduce cele mai demente descoperiri direct la tine. Iată-le pe cele mai recente:

În prezent, cercetătorii sunt în stare să cultive organoide sau versiuni miniaturale ale diferitelor organe, în vase Petri. Sunt în stare să producă mini inimi, ficați și placentă, dar poate cele mai uluitoare sunt mini creierele.

Organoidele cerebrale sunt făcute din celule stem pluripotente, adică celule care pot deveni orice tip de celulă în corpul uman adult. Când asupra celulelor stem acționează anumite substanțe chimice, pot fi determinate să devină celule din creier, care sunt apoi puse într-un lichid cu nutrienții de care au nevoie ca să supraviețuiască.

„Chestia minunată e că, după asta, cam pot să facă totul pe cont propriu”, spune Alysson Muotri, biolog molecular de la UC San Diego. Celulele se autoasamblează în sfere care conțin celule precursoare neuronale, adică unele care urmează să devină celule cerebrale. De-a lungul câtorva săptămâni, celulele astea se transformă în diverse tipuri de neuroni, capabili să se comporte exact ca cei din creierul uman.

Într-un studiu în curs de apariție, publicat pe bioRxiv și prezentat la conferința de luna trecută a Societății pentru Neuroștiință, Muotri și colegii săi au raportat că au înregistrat activitate electrică spontană și complexă în mini-creierele crescute de ei în laborator. E pentru prima oară când organoidele cerebrale au produs spontan unde cerebrale similare cu activitatea din creierul omenesc, a scris revista Nature.

„Măsurătorile prin electroencefalograme s-au dovedit foarte dinamice de-a lungul timpului”, spune Muotri. Inițial, Muotri și colaboratorii săi au detectat câteva semnale electrice urmate de o pauză lungă, când organoidele cerebrale tăceau. În cele din urmă, intervalele dintre perioadele active au devenit din ce în ce mai scurte. Apoi, oscilațiile cerebrale au început să se sincronizeze și să funcționeze în același timp. După aceea, au observat că semnalele devin mai desincronizate și complexe.

De-a lungul a șase luni, organoidele cerebrale au continuat să-și sporească schema de funcționare. Când au comparat activitatea electrică a mini creierelor cu cea a creierelor copiilor născuți prematur, schemele mini-creierelor arătau asemănător cu cele ale bebelușilor născuți între 25 și 39 de săptămâni.

„Evoluția dinamică a rețelelor e foarte asemănătoare cu ceea ce se-ntâmplă în creierul omenesc în dezvoltare”, spune Muotri. „Nu ne-am așteptat ca organoidele cerebrale să ajungă la acest ultim nivel, pentru că e nevoie de multă activitate neuronală și n-a mai raportat nimeni așa ceva in vitro.”

Deci asta înseamnă că organoidele cerebrale sunt conștiente? Dacă indică activitate electrică… gândesc? Cel mai probabil nu. Pentru moment, există multe diferențe între un mini creier și un creier uman. Un organoid cerebral nu conține toate celelalte tipuri de celule de care dispune un om și, mai important, nu e conectat la nimic – cum ar fi un corp. Cu toate astea, e o întrebare importantă de care cercetătorii vor fi nevoiți să țină cont, în timp ce continuă să dezvolte tehnologia organoidelor.

Christof Koch, președinte și ofițer științific la Institutul Allen pentru Științe Neuronale, a declarat pentru Nature că: „cu cât se apropie mai tare de un bebeluș născut prematur, cu-atât ar trebui să-și facă mai multe griji.”

Un nou studiu publicat în Jurnalul de Cercetări Psihiatrice a constatat ceea ce mulți dintre noi știm deja – anecdotic – că e adevărat: un animal de companie poate oferi o experiență care te îmbogățește emoțional. Într-atât încât au constatat că poate îmbunătăți îngrijirea persoanelor cu tulburare depresivă majoră, rezistentă la tratament.

„Acești pacienți necesită opțiuni terapeutice alternative, din moment ce rezistă tratamentului farmacologic și există nevoia de a concepe alte abordări, non-farmacologice, care să-i ajute să se facă mai bine”, spune Jorge Mota Pereira, psihiatru la Clínica Médico-Psiquiátrica da Ordem din Portugalia și autorul principal al studiului.

Într-un grup de 80 de pacienți, Pereira a întrebat cine ar fi dispus să adopte un animal, iar 33 de persoane au adoptat fie o pisică, fie un câine. (20 au primit câini, iar șapte pisici.)

La finalul a 12 săptămâni, persoanele care-și luaseră animale de companie suferiseră îmbunătățiri majore ale simptomelor de depresie – peste 30% au reacționat sau au intrat în remisiune, adică momentul în care simptomele de depresie dispar cu totul. „Având în vedere că erau cazuri rezistente la tratament, simplul fapt că peste 30% au reacționat sau au intrat în remisiune arată cât sunt de pozitive animalele de companie pentru pacienți”, îmi spune Pereira.

Cercetătorii nu pot să calculeze exact de ce anume a funcționat, dar Pereira zice că unul dintre motive ar putea fi că animalele de companie contracarează unul dintre principalele simptome ale depresiei: anhedonia, adică incapacitatea de a simți plăcere în urma unor activități cotidiene considerate plăcute anterior.

„Pentru că au responsabilitatea de a îngriji un animal, oamenii trebuie să se trezească de dimineață ca să se ocupe de el, și anume, să-l mângâie și să-l hrănească. În cazul particular al câinilor, nevoia de a-l scoate la plimbare, drumeții și alergări încurajează activitatea fizică și poate ajuta deținătorul să cunoască persoane noi, care au, la rândul lor, animale, împărtășind astfel experiențe și îmbunătățindu-și abilitățile sociale.”

E important de menționat că animalele de companie nu sunt un leac împotriva depresiei - toate persoanele implicate în studiu și-au continuat tratamentul medicamentos - și că beneficiile unui animal de companie se manifestă doar la cei cărora le plac animalele și au timpul, atenția și banii necesari îngrijirii acestora.

Când te afli în stare vegetativă, adeseori din cauza unei leziuni cerebrale grave, nu reacționezi la mediul înconjurător sau la alți oameni. Deși ești treaz, se consideră că nu ești conștient.

Dar doar pentru că nu ți se mișcă trupul, nu înseamnă neapărat că ești în „moarte cerebrală”. Un studiu din 2006, publicat în Science, a constatat că o pacientă aflată în stare vegetativă, căreia i s-a cerut să-și imagineze că „joacă tenis sau se mișcă prin propria casă”, a indicat mult mai multă activitate cerebrală decât se aștepta. La RMN, creierul ei arăta cam la fel ca cel al unei persoane sănătoase, căreia i se ceruse același lucru. „Concluziile indică faptul că această pacientă și alții asemenea ei pot să aibă abilități cognitive ascunse”, scrie The Scientist.

De atunci, medicii au fost nevoiți să se confrunte cu determinarea stării cu adevărat vegetative a pacienților lor, sau dacă nu cumva sunt conștienți. Într-un studiu din Current Biology, o nouă abordare folosește electroencefalograma sau EEG-ul, ca să răspundă la întrebarea: e cineva acasă? Creierele noastre au o reacție foarte specifică la vorbirea umană, dar nu se știa dacă identificarea reacției la vorbire pe un EEG al unui pacient în stare vegetativă poate fi un bun înlocuitor pentru RMN-uri. (Problema la a trece toate persoanele aflate într-o stare vegetativă printr-un scanner RMN e că procedura e costisitoare și durează mult; un EEG se poate face rapid și la pat.)

Așa că cercetătorii au analizat EEG-urile a 21 de persoane cu leziuni cerebrale grave făcute în timp ce ascultau sunetul limbajului uman. Gravitatea cazurilor varia: 12 se aflau într-o stare „minim conștientă”, trei într-o „stare vegetativă”, iar șase „ieșiseră dintr-o stare de minimă conștiință”, ceea ce înseamnă că aveau niște abilități limitate de a se mișca și de a comunica.

„Pacienții au ascultat narațiuni cu însemnătate personală, relatate de membri ai familiilor lor”, spune Nicholas Schiff, specialist în leziuni cerebrale la Colegiul Medical Weill Cornell și autor senior al studiului. Activitatea lor cerebrală a fost comparată cu cea a 13 persoane sănătoase care ascultau Aventurile lui Alice în Țara Minunilor citită cu voce tare.

Apoi, pacienții cu leziuni cerebrale au fost duși la RMN și li s-a cerut să efectueze sarcini de imaginar mental, cum ar fi să-și „închipuie că balansează o rachetă de tenis cu mâna dreaptă” sau „să-și tot închidă și să-și deschidă pumnul drept”, spune studiul.

Au constatat că pacienții în stare să facă sarcinile de imaginar mental la RMN aveau și reacții similare cu cele normale la vorbire înregistrate la EEG, mi-a spus Schiff. „Arăta că înțeleg comenzile de limbaj verbal la nivel înalt și își pot susține atenția, memoria funcțională și planificarea mentală a acțiunilor, toate fiind comportamente conștiente la nivel înalt pe care nu le puteau demonstra prin mișcări”, spune acesta.

Metoda asta s-ar putea să nu înlocuiască de tot imagistica RMN, dar ar putea să ajute semnificativ la găsirea pacienților în starea vegetativă care ar trebui să fie băgați la imagistică pentru identificarea activității cognitive.

„Nu avem o metodă de screening care să poată identifica pacienții care poate ascunde asemenea abilități și să ne permită studierea selectivă a acestor persoane prin RMN, iar investigații ulterioare ar putea contribui la aducerea mai multor resurse care să ajute la recuperarea comunicării cu lumea de-a afară”, spune Schiff. „În contexte mai acute, aceste instrumente ar putea fi importante în unitățile de terapie intensivă, întrucât studiile altora sugerează că prognoza e influențată pozitiv când sunt prezente astfel de abilități ascunse.”

Ori de câte ori răcesc, mi se reamintește cât de important e mirosul de reușește să transforme mâncarea din terci într-o experiență senzorială plăcută. Din fericire pentru mine, simțul mirosului îmi revine în cele din urmă, dar pentru un grup mare de oameni care suferă de tulburări de miros, situația nu se îmbunătățește. Circa 5% dintre americani suferă de anosmie, adică lipsa completă a mirosului, iar mult mai mulți - cel puțin 20,5 milioane - au un alt tip de tulburare olfactivă care le afectează mirosul. De asemenea, chiar dacă nu suferi acum de nicio tulburare de miros, pentru majoritatea, el se deteriorează cu vârsta.

„Impactul general asupra oamenilor care suferă de pierderea mirosului e variabil”, spune Eric Holbrook, șeful departamentului de rinologie de la Massachusetts Eye and Ear și profesor asociat de otolaringologie de la Harvard Medical School. „Unii sunt îndeajuns de deranjați de chestia asta încât să le sporească depresia. Să nu mai poți niciodată să simți mirosul florilor, al mării, al parfumului, al vinului etc. poata avea un impact enorm asupra calității vieții, pe care cel mai mulți dintre noi nu-l conștientizează până nu-l pierdem.”

Într-un nou studiu, cercetătorii de la Massachusetts Eye and Ear au reușit pentru prima dată să inducă simțul mirosului și au făcut asta prin introducerea unor electrozi în nas și stimularea nervilor dintr-o parte a creierului în care se procesează mirosul. Când simți un miros, e pentru că nasul tău detectează substanțe chimice din aer, iar acele substanțe stimulează neuronii olfactivi din cavitatea nazală. Acei neuroni sunt situați sus în piramida nazală și transmit informații de-a lungul bazei craniului către o structură cerebrală numită bulbul olfactiv. De acolo, semnalul se deplasează către alte părți ale creierului unde se procesează senzația mirosului.

„În multe cazuri de pierdere a mirosului, majoritatea experților consideră că pierderea majoră de neuroni olfactivi din nas e cauza”, îmi spune Holbrook. „Dacă e așa, atunci poate că putem să ocolim neuronii din cavitatea nazală și să stimulăm direct bulbul olfactiv prin semnale electrice, ca să redăm simțul mirosului oamenilor care și-au pierdut senzația asta.”

În noul studiu, oamenii au raportat că experimentează mirosuri „ca de ceapă” sau general descrise ca „rele” ori „asemănătoare cu substanțele antiseptice”. Aromele astea seamănă cu felul în care sunt descrise într-o altă tulburare de miros numită fantosomie - în care oamenii miros chestii care nu există în realitate

„În ambele cazuri, motivul pentru genul ăsta de miros ar putea fi rezultatul unei activități electrice generalizate care suprastimulează sistemul”, spune Hollbrook. „Ar fi ca și cum ai pune mii de mirosuri laolaltă într-un borcan, ai deschide capacul și ai mirosi conținutul - probabil că n-o să fie un miros plăcut sau recognoscibil.”

E nevoie de mai multe studii pentru a rafina stimularea, dar această tehnică ar putea, într-o zi, să conducă la un soi de implant nazal care să redea simțul mirosului - ca un aparat auditiv, dar pentru mirosuri.

Încă nu știm mai nimic despre uluitoarea revelație conform căreia un cercetător chinez ar fi editat genomul unor gemene. Dacă se confirmă, ar fi primele ființe umane editate genetic.

Cum pot psihologii și medicii să se raporteze la practica exorcismului?

„Când sunt puși să-și imagineze ce-o să se întâmple dacă dispar complet insectele, oamenii de știință folosesc cuvinte precum haos, colaps, Armageddon.”

Urquhart încearcă să înțeleagă de ce îi tot căutăm pe cei dragi, chiar și după ce mor.

„În fiecare an, la Las Vegas se sinucid mai mulți oameni decât oriunde altundeva în America.”

Articolul a apărut inițial pe VICE US.