Чтобы изучать органоиды, исследователи объединяют передовые методы нейронной записи, и они считают, что это обеспечит единственную в своем роде платформу для оценки органоидов в качестве моделей как развития мозга, так и болезней, а также изучения их потенциала. применение в качестве нейронных протезов для замены утраченных, выродившихся или поврежденных областей мозга.
«Эта экспериментальная установка открывает беспрецедентные возможности для исследования дисфункций на уровне нейронных сетей человека, лежащих в основе заболеваний головного мозга, связанных с развитием», — сказал Кузум.
Исследователи применили визуальный стимул
Используя двухфотонную микроскопию на мышах с имплантированными органоидами, исследователи дали мышам визуальную стимуляцию с помощью оптического светодиода белого света. Электродные каналы органоидов демонстрировали электрическую активность, что указывало на то, что они реагировали на раздражители так же, как соседние ткани.
«Мы предполагаем, что в дальнейшем эта комбинация стволовых клеток и технологий нейрозаписи будет использоваться для моделирования заболеваний в физиологических условиях; изучение возможных методов лечения на специфических для пациента органоидах; и оценка потенциала органоидов для восстановления определенных потерянных, дегенерированных или поврежденных областей мозга», — сказал Кузум.
Исследование было опубликовано в Связь с природой 26 декабря.
Аннотация исследования:
Органоиды коры головного мозга человека, трехмерные культуры нейронов, становятся мощными инструментами для изучения развития и дисфункции мозга. Однако еще предстоит продемонстрировать, могут ли органоиды функционально соединяться с сенсорной сетью in vivo. Здесь мы объединяем массивы прозрачных микроэлектродов и двухфотонную визуализацию для продольного мультимодального мониторинга органоидов коры человека, трансплантированных в ретроспленальную кору взрослых мышей. Двухфотонная визуализация показывает васкуляризацию трансплантированного органоида. Зрительные стимулы вызывают электрофизиологические реакции органоида, соответствующие реакциям окружающей коры. Повышение многоэлементной активности (MUA) и мощности гамма-излучения и фазовая синхронизация вызванных стимулом MUA с медленными колебаниями указывают на функциональную интеграцию между органоидом и мозгом хозяина. Иммуноокрашивание подтверждает наличие синапсов человек-мышь. Имплантация прозрачных микроэлектродов с органоидами служит универсальной платформой in vivo для всесторонней оценки развития, созревания и функциональной интеграции нейронных сетей человека в мозге мыши.
