Madeleine Lancaster și-a îndoit brațele pe stomac, era însărcinată. "Sunt acum șase până la șapte luni." În momentul de față, descendenții ei au un diametru de aproximativ patru milimetri. Există câteva sute dintre ei și toată lumea are deja aproximativ două milioane de neuroni. Din fericire, ea nu vorbește despre o mamă uriașă de copii nenăscuți - deși ea se așteaptă la una, destul de normală, ca orice altă persoană. Nu, omul de știință vorbește despre partidul creșterii creierului uman. În continuare - de la prima persoană a corespondentului BBC.
Suntem în noua Biologie MRC Laboratorul de Moleculara din Cambridge - asupra lui labirint de echipamente de laborator din sticla erei spațiale și coridoarele care par sa se intinda pentru kilometri. Nu este nimic secret în ea, nu este subteran. Această facilitate în valoare de 212 de milioane de lire sterline este acasa, la mai multe proiecte futuriste, fiecare dintre care este demn de propriul său film de la Hollywood.
În propriul său mic colt al acestei utopii echipa de cercetare Madeleine lucrează la o sarcină atât de absurd, se pare mai mult decât magie știință: se transformă pielea umană la creier.
Creierul se dezvoltă așa cum ați vedea într-un embrion ", spune Madeleine. Există un adevăr în cuvintele ei, doar că au medii diferite. În loc de uter, creierii neimpozitați sunt crescuți în incubatoare uriașe. În absența alimentării cu sânge, ele sunt hrănite cu un lichid bogat în nutrienți, care este revigorat la fiecare câteva zile. Și, desigur, nu au un sistem imunitar: tot ce intră în contact cu ei este mai întâi dezinfectat cu alcool.
Când ea se deschide ușa incubator - ei bine, trebuie să recunosc, ele arata nu este la fel de impresionant ca mi-am imaginat: pete incolore, apos, plutind într-un bazin de lichid de culoare roz pal. Ele sunt mai mult ca niște bucăți de popcorn umed decât sursa abilităților intelectuale.
Dar aspectul este înșelător. De fapt, acești "organoizi ai creierului", așa cum au fost numiți, sunt în mod surprinzător de asemănători cu creierul oamenilor obișnuiți. Ca orice organite creierului normale sunt împărțite în materia cenușie - compus din neuroni - si materia alba, tesutul adipos, constând în formă de fus lor „coadă“.
Ca și creierul obișnuit, fiecare organoid este format din anumite zone. Nu există scoarță (care se naște limba și mintea conștientă), hipocampul (centrul de emoție și de memorie) încrețită, cerebelului coordonează mușchii și mult, mult mai mult. În general, este echivalent cu creierul unui embrion vechi de nouă săptămâni.
Cum o fac?
De fapt, a face creierul nu este la fel de dificilă cum pare la prima vedere. Câteva ingrediente simple, entuziasm nestins pentru lucruri macerarea în alcool, și ai putea, de asemenea, ia-ti un creier mic in cateva luni.
În primul rând, aveți nevoie de celule. grup Lancaster a luat mostre de piele de la donator, dar, de fapt, și este un pic deconcertant pentru a crea această capodoperă a evoluției umane, putem lua orice tip de celule - fie ca e vorba de nas, ficat sau unghie.
Doar celulele stem se pot dezvolta în orice țesut al corpului, deci următorul pas este să transformi celulele în ele. Pentru a face acest lucru, un grup de oameni de stiinta au folosit un fel de ser de celule tinere, un cocktail de proteine care poate relua plimbarile si sa returneze orice celula intr-o stare embrionara.
După aproximativ o săptămână de creștere, veți găsi o dosochku cu celule care pot fi răzuite într-un vas Petri și aruncate într-o minge.
Lancaster scoate o farfurie goală din lichid roz. "Uite, acum sunt mici", spune ea. Evident, în fiecare gaură există un punct alb de dimensiune, hm, punct. La fel ca cel de la sfârșitul propoziției anterioare. "Se pare că încearcă să devină un embrion", spune ea.
În cele din urmă, fiecare celule stem va începe să se specializeze, transformând bilele uniforme într-o grămadă de diferite tipuri de celule. Printre acestea vor fi celulele creierului.
În general, oamenii de știință sunt ca părinții îngrijiți, își hrănesc embrionii și îi încurajează să crească. Dar acest lucru nu durează mult. Bilele cu celule sunt transferate într-un vas nou, de data aceasta cu foarte puțină hrană. Când celulele încep să moară de foame, majoritatea mor, lăsând doar celulele creierului. "Sunt foarte fiabile - și nimeni nu știe de ce".
În cele din urmă, creierul în curs de dezvoltare este scufundat într-o pătură de jeleu. "Nu este un jeleu obișnuit - udim creierul cu lichid și se înrăutățește când incubatorul se încălzește", spune Madeleine. Jelly imită cochilia țesutului cerebral, care este de obicei înconjurată de un craniu, astfel încât să se dezvolte relativ normal.
Atunci trebuie să așteptați. Trei luni mai târziu, produsul finit are aproximativ patru milimetri în diametru și conține aproximativ două milioane de neuroni. Creierul complet dezvoltat al unui mouse adult conține doar patru milioane de neuroni, deci acest lucru este destul.
În creier, activitatea electrică este în mod constant buzzing - semnale de schimb de neuroni. Lancaster spune că nu există nimic special în acest sens, dar confirmă faptul că oamenii de știință fac neuroni funcționali care se comportă ca neuronii.
În prezent, creierul din Lancaster nu poate gândi. Nimeni nu înțelege modul în care activitatea creierului nostru conduce la apariția gândurilor - și este surprinzător de dificil să deducem orice definiție a gândirii - dar există presupuneri. De obicei, când suntem stimulați de lumea exterioară - mirosuri, sunete, idei - creierele noastre păstrează informații, întăresc legăturile dintre neuronii noștri sau formează noi. Un adult obișnuit are aproximativ o mie de miliarde de neuroni, care împreună dau creierului puterea de calcul a unui bilion de biți pe secundă.
Și asta e problema. Chiar având toate componentele creierului convențional, fără un corp care să îi furnizeze informații despre lumea din jur, astfel de creiere crescute nu se pot dezvolta în mod normal. "Neuronii lucrează, dar nu sunt organizați în relație unul cu altul", spune ea. Luați, de exemplu, oameni care se nasc orbi. Deoarece nu văd lumina, acea parte a creierului care procesează aceste semnale nu se formează.
Dacă conectați creierul creat în laborator la EEG, nu veți vedea nimic. Așa-numitele valuri ale creierului pe care mașinile le pot detecta sunt rezultatul acțiunii sincrone a milioane de neuroni; în combinație, semnalele lor electrice pot fi detectate prin scalp.
"Și este chiar bun. Aș avea probleme dacă m-am gândit la formarea unei rețele neuronale normale ", spune Madeleine.
Totuși, crearea unui creier conștient nu era în plan. În schimb, Lancaster folosește creierul pentru a răspunde la vechea ghicitoare: cu toată superioritatea noastră intelectuală, diferența genetică dintre oameni și cimpanzeii este de numai 1,2%. Acesta este de 12 ori mai mare decât diferențele dintre persoane (0,1%). De ce?
Pentru a afla, oamenii de stiinta au extras genele individuale implicate in dezvoltarea creierului, și le-au înlocuit cu versiunea cimpanzeu - creat pe baza acestor celule hibride shimpacheloveka creierul. În diferite stadii de dezvoltare, rolul anumitor gene este adesea evident; creierul cu genomului cimpanzeu poate fi mult mai mici decât creierul uman normal conțin mai puține sau neuroni, de exemplu.
Cu alte cuvinte, astfel de creiere permit cercetătorilor să efectueze experimente pe care nu le-ar fi permis niciodată să le efectueze. Imaginați-vă ce ar fi haosul dacă o persoană reală ar fi adăugat gene de cimpanzeu.
În cele din urmă, Lancaster speră să creeze o versiune opusă a experimentelor cu creierul cimpanzei cultivate în laborator. Va fi dificil, deoarece aceste specii sunt protejate. Nu puteți să mergeți la cimpanzeu și să luați o bucată de piele. Dar oamenii de știință au găsit o cale de ieșire. "Dacă un animal din grădina zoologică are un copil, placenta este de obicei aruncată, dar putem să luăm aceste resturi", spune Madeleine.
În general, organele sunt folosite pentru a studia diferite boli umane, de la autism la schizofrenie. Din punct de vedere istoric, ele sunt dificil de investigat în laborator, deoarece animalele nu au astfel de boli. Luați, de exemplu, autismul. Copiii autiști cu grad sever nu pot vorbi - cum să studieze această tulburare la șoareci dacă nu ar putea vorbi deloc?
Comparând creierul, care a crescut din piele de adulti sanatosi si la pacientii cu autism, oamenii de stiinta de anul trecut au fost in masura sa demonstreze ca aceasta boala poate fi cauzata de un dezechilibru de două tipuri de neuronale de bază: cele care declanșează semnale (neuroni excitator), precum și cele care acționează ca o frână ( inhibitori ai neuronilor).
"În creierul obișnuit, există un echilibru foarte delicat între aceste două tipuri, astfel încât să vă puteți imagina cât de mult impact le are asupra funcțiilor rețelei", spune Lancaster.
Un progres real nu este numai că creierul poate simula astfel de afecțiuni, dar le permite oamenilor de știință să se întoarcă în timp și să înțeleagă de ce creierul autist este atât de diferit. Le puteți vedea din nou și din nou, în diferite stadii de dezvoltare, în căutarea unor schimbări evazive. În viața reală, ar fi imposibil.
Pentru mulți oameni de știință, obiectivul final este de a face ca funcția creierului artificial să fie o rețea normală, care să poată fi vopsită, tăiată și studiată ca creierul șoarecilor de laborator. Dar până acum, organele sunt inerte, ca și popcornul, la care sunt similare.