Японские учёные вырастили в лаборатории ключевые нейронные цепи человеческого мозга

Исследователи из Японии успешно воссоздали ключевые нейронные цепи человеческого мозга в лаборатории, используя миниатюрные многозонные модели мозга — ассемблоиды. Эти структуры выращиваются из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) и призваны имитировать соединение и взаимодействие различных частей мозга. С помощью этой системы учёные показали, что таламус играет центральную роль в формировании специализированных нейронных цепей в коре головного мозга человека.

Аксоны в таламусе (розовые) протянулись к коре, а в коре (зелёные) — к таламусу через 14 дней после слияния. Автор: Фумитака Осакада.

Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ранее исследования на грызунах показали важность таламуса в организации нейронных цепей коры, но как эти области взаимодействуют при формировании цепей в человеческом мозге, оставалось неясным. Прямое изучение этого процесса у людей затруднено по этическим и техническим причинам.

Чтобы преодолеть эти ограничения, команда профессора Фумитаки Осакады и аспиранта Масатоси Нисимуры из Университета Нагои создала ассемблоиды, моделирующие взаимодействие таламуса и коры. Сначала из стволовых клеток были выращены отдельные органоиды коры и таламуса, которые затем объединили.

Учёные наблюдали, как нервные волокна из таламуса прорастали к коре, а корковые волокна — к таламусу, формируя синапсы, похожие на связи в настоящем мозге. Кора, соединённая с таламусом, показала признаки большей зрелости, что указывает на стимулирующую роль взаимодействия для развития.

Исследователи также обнаружили, что нейронная активность распространялась от таламуса в кору волнообразно, создавая синхронизированную активность в определённых типах корковых нейронов, которые отправляют сигналы обратно в таламус.

«Мы добились значительного прогресса в конструктивном подходе к пониманию человеческого мозга, воспроизведя его. Мы считаем, что эти результаты помогут ускорить открытие механизмов, лежащих в основе неврологических и психических расстройств, а также разработку новых методов лечения», — пояснил Фумитака Осакада.

Таким образом, создание функциональных нейронных цепей в ассемблоидах открывает новую мощную платформу для изучения формирования и работы мозга, а также нарушений, таких как расстройства аутистического спектра.

Источники: sciencedaily.com, материалы предоставлены Университетом Нагои.

Masatoshi Nishimura, Shota Adachi, Tomoki Kodera, Akinori Y. Sato, Ryosuke F. Takeuchi, Fumitaka Osakada. Thalamus–cortex interactions drive cell type–specific cortical development in human pluripotent stem cell–derived assembloids. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (47) DOI: 10.1073/pnas.2506573122