Disse minihjernene er ti måneder gamle, og bare en milliondel av størrelsen til en menneskehjerne. (Foto: Muotri Lab/UCTV)
Disse minihjernene er ti måneder gamle, og bare en milliondel av størrelsen til en menneskehjerne. (Foto: Muotri Lab/UCTV)

Målte hjernebølger i minihjerner på laboratoriet

De ørsmå hjernene bygde egne nettverk av hjerneceller.

Publisert

Det er ikke nytt at forskere lager bitte små hjerner i laboratoriet.

Norske forskere jobber for eksempel med dette ved NTNU.

Likevel har forskningen på slike minihjerner nå tatt et nytt skritt, ifølge Cleber A. Trujillo fra University of California, San Diego og kollegaene hans.

De har målt stadig mer avanserte hjernebølger i de ørsmå organoidene. Forskernes beregninger antyder at hjernene utvikler seg i lignende retning som en menneskehjerne.

Vokser til minihjerner

Til tross for at det så klart er svært komplisert og vanskelig, er det forbausende lett å lage bitte små hjerner. Med riktig miljø, gjør cellene nemlig jobben selv.

Forskerne bruker menneskeceller til å lage såkalte pluripotente stamceller. Dette er en slags univsersalcelle, som kan bli til en hel rekke celletyper – deriblant ulike hjerneceller.

Når disse cellene får vokse under forhold som ligner miljøet en hjerne utvikler seg i, begynner cellene selv å dele seg. De blir til ulike typer hjerneceller og organiserer seg i tredimensjonale strukturer som minner om hjernevev.

Spørsmålet er bare: Hvor stor er egentlig likheten mellom disse minihjernene og en ekte hjerne?

Målte hjernebølger

Nå har altså Trujillo og co kommet et lite skritt nærmere svaret.

Forskerne lagde et forbedret miljø, som gjorde at de ørsmå hjernene modnet mer enn i tidligere forsøk. Teamet lot hjernene utvikle seg i ti måneder, mens de stadig fulgte med på aktiviteten i de små organoidene.

Forskerne fulgte med på den elektriske aktiviteten i minihjernene. Jo rødere farge, jo større aktivitet. Null aktivitet gir svart farge. (Foto: Muotri Lab/UCTV)
Forskerne fulgte med på den elektriske aktiviteten i minihjernene. Jo rødere farge, jo større aktivitet. Null aktivitet gir svart farge. (Foto: Muotri Lab/UCTV)

Og målingene viste altså at den elektriske aktiviteten økte over tid.

Ved to måneder oppstod de første, spede hjernebølgene. Dette er synkroniserte, elektriske impulser fra mengder av hjerneceller som kommuniserer med hverandre. Hos oss mennesker er ulike typer hjernebølger knyttet til forskjellige mentale tilstander, som søvn, oppspilthet eller fundering.

I minihjernene var bølgene i begynnelsen få og av samme frekvens. Men over tid ble de mer komplekse, og kunne etter hvert minne om målinger fra for tidlige fødte barn.

Kan fortelle om menneskehjernen

Resultatene kan tyde på at minihjernene faktisk utvikler seg på lignende måte som ekte hjerner, tror forskerne. Og det har betydning for hvilken nytte organoidene kan ha.

De små hjernene kan nemlig bli viktige redskaper i forskningen, både på hvordan hjernen vår virker og utvikler seg, og på hva som skjer når den ikke fungerer som den skal.

De nye resultatene peker mot at minihjernene i framtida kan bli gode modeller for forskning på sykdommer som autisme, epilepsi og schizofreni, mener Trujillo og co, ifølge en pressemelding fra Cell Press.

Etiske utfordringer

Det er imidlertid ikke til å komme ifra at utviklingen av minihjerner er knyttet til en del etiske utfordringer.

For hva er det egentlig organoidene driver med? Kan de begynne å tenke, om de blir store nok?

Foreløpig er det ikke sannsynlig at det skjer noen mental aktivitet, som bevissthet, i minihjernene, sier forskerne ifølge pressemeldingen. For alt vi vet er de nyoppdagede hjernebølgene noe helt annet enn ekte hjernebølge.

Men i framtida?

Minihjernene i studien er en million ganger mindre enn en menneskehjerne, men vi kan ikke ignorere etiske spørsmål rundt framtidas muligheter for å lage større og mer komplekse organoider, skriver Trujillo og kollegaene i Cell Stem Cell, der forskningen er publisert.

Det må bli opp til etiske komiteer å bestemme hvor grensene går, mener de.

Referanse:

Cleber A. Trujillo, Complex Oscillatory Waves Emerging from Cortical Organoids Model Early Human Brain Network Development, Cell Stem Cell, august 2019. Sammendrag.