Команда науковців під керівництвом нейробіолога Йошіхо Ікеучі з Токійського університету з'єднала три людські мозкові органоїди в мережу. Після повторної електричної стимуляції вони навчилися розрізняти сигнали, що надходили з різних джерел.
Про це пише видання Science alert.
Мозкові органоїди — це невеликі тривимірні скупчення людської нервової тканини, які вирощують у лабораторії. Вони не є мініатюрними копіями повноцінного мозку, однак відтворюють частину його клітинної структури та електричної активності.
Дослідники отримали органоїди з індукованих плюрипотентних стовбурових клітин людини, а потім розмістили їх на спеціальних чипах з мікроскопічними електродами. Вони могли подавати електричні сигнали до тканини та одночасно записувати її активність.
У досліді використовували чипи з одним, двома та трьома органоїдами. Їх залишали більш ніж на два тижні, щоб нервові клітини встигли сформувати аксони та встановити зв’язки між органоїдами. Записи показали синхронізовану електричну активність між з'єднаними органоїдами, що підтвердило формування функціональних мереж.
Після цього протягом двох тижнів науковці щодня стимулювали нервові мережі в двох різних місцях — по 100 разів у кожній точці. Водночас вони записували активність в іншій частині мережі.
За допомогою алгоритмів машинного навчання дослідники аналізували отримані сигнали та визначали, з якого саме місця надходила стимуляція. На початку експерименту сигнали були настільки схожими, що алгоритми правильно визначали їхнє джерело приблизно у половині випадків — на рівні випадкового вгадування.
Після двох тижнів повторної стимуляції ситуація змінилася лише в мережах із трьома органоїдами. Сигнали, які надходили з двох різних місць, стали краще розрізнятися за активністю третього, нестимульованого органоїда. Реакції також стали швидшими, стабільнішими та більш просторово диференційованими.
У мережах із трьох органоїдів, які не піддавали такій стимуляції, аналогічних змін не спостерігали. Це вказує на те, що покращення було пов’язане саме з повторюваними сигналами, а не лише з подальшим розвитком органоїдів у лабораторних умовах.
За словами дослідників, результати свідчать, що організація нервової тканини у взаємопов'язані модулі з різними функціями може допомагати їй навчатися розрізняти джерела інформації. Вчені зазначають, що здатність розрізняти базові сигнали є важливою для складніших форм обробки інформації.
Читайте також:
