Мозг. Советы ученого, как по максимуму использовать самый совершенный в мире орган

Поскольку собаки в основном общаются с помощью языка тела и используют более простые формы коммуникации, чем люди, исследователи из Университета Северной Каролины разработали специальный компьютер, который находится в шлейке животного и имеет датчики, отслеживающие и расшифровывающие его эмоциональное состояние. Хотя устройство не очень полезно для обычных владельцев питомцев, есть вероятность, что эти наработки пригодятся в обучении служебных собак, а также собак-спасателей и собак-саперов. Если наука и технологии продолжат развиваться, портативные устройства станут крепкой основой для установления связи между разумом человека и животного. Возможно, это будет не прямая коммуникация, а обмен основными эмоциональными реакциями.

Здоровье и болезни

Органоиды

Раньше, чтобы узнать, как работают разные области мозга и почему они важны, нейробиологи наблюдали за последствиями черепно-мозговых травм. Такие травмы приводили к некоторым ограничениям в работе этого органа, и ученые иногда даже повреждали определенные области в мозге животных, чтобы узнать, к чему это приведет. Да, этические нормы в XX веке были сомнительными. Другие экспериментальные методы основывались на изменении работы клеток мозга путем применения препаратов, улучшающих или ухудшающих его функционирование.

Будущие исследования зависят от научного вклада в более совершенные модели болезней. Эти модели представляют собой лабораторные эксперименты, которые позволят протестировать метод лечения, прежде чем он будет применен на пациенте.

Конечно, ученые и сегодня в своих исследованиях полагаются на модели, но сейчас им действительно необходимы эксперименты, показывающие, как начинается болезнь.

Это чрезвычайно трудно изучать на людях. К моменту появления неврологических симптомов болезнь успевает спрогрессировать, поэтому ученые ищут новые способы моделирования ранних стадий. Поняв патогенез (как развивается заболевание) той или иной болезни, врачи в будущем смогут сосредоточиться на маркерах ее начала, например, таких, как специфические белки. Именно эти биомаркеры могут изменить существующие скрининги и способствовать ранней диагностике. Хотя ученые могут обнаружить множество изменений в крови пациента (обычно биомаркеры ищут именно в ней), они не всегда хорошо коррелируют с ранней стадией болезни. Поэтому нужно внимательнее наблюдать за тем, что происходит с пациентом, и искать новые способы диагностики.

Благодаря достижениям в создании моделей органов под названием «органоиды», о которых мы скоро поговорим, ученые вступят в новую эру открытия специфичных биомаркеров, которые помогут определять и лечить болезни с беспрецедентной точностью.

Мозговые органоиды[44] – это группы стволовых клеток, выращенных в лаборатории, которые преобразуются в разные типы клеток и образуют что-то вроде трехмерного мини-мозга. Они позволят лучше понять заболевания, и ученые уже используют их, чтобы больше узнать об этом органе и о патогенезе болезней. Сегодня органоиды слишком примитивны, чтобы напоминать человеческий мозг, поскольку у них отсутствуют кровеносные сосуды и иммунная система, однако они все же обладают некоторыми важными особенностями, необходимыми для его изучения. Например, чтобы получить лучшее представление о клеточных системах, ученые могут посмотреть, как взаимодействуют отдельные типы клеток. Наблюдая за их жизненным циклом, исследователи получают более полное представление о развитии заболеваний.

Например, исследователи из Гарвардской медицинской школы создали органоид, имитирующий болезнь Альцгеймера. Они наблюдают, как внутри клеток вырабатываются и накапливаются бета-амилоиды, играющие ключевую роль в развитии болезни[45]. Исследователи считают, что этот тип органоидов может привести к открытию биомаркеров других генетических заболеваний и разработке новых тестов для их диагностики.

Органоиды особенно важны для изучения психических расстройств, например шизофрении, поскольку результаты исследований, в которых были использованы животные модели, плохо применимы к людям.

Созданные на данный момент органоиды не настолько хороши, чтобы результаты исследований можно было применить к человеческому мозгу, однако ученые приближаются к созданию его модели. Это относительно новый аспект нейробиологии, но будущие органоиды, сочетающие тканевую инженерию и синтетическую биологию, благодаря которым нанотехнологии могут быть внедрены в живые клетки, очень перспективны.