Ученые научились «печатать» сети нейронов

Исследователи из Университета Монаша успешно использовали «биочернила», содержащие живые нервные клетки (нейроны), для печати трехмерных нервных сетей, которые могут расти в лаборатории, передавать нервные сигналы и реагировать на них. 

Используя подход тканевой инженерии и биопечать двумя биочернилами, содержащими живые клетки и неклеточные материалы соответственно, исследователи смогли имитировать расположение серого и белого вещества, наблюдаемое в мозге.

Профессор Джон Форсайт с факультета материаловедения и инженерии, возглавляющий исследование, отметил, что, хотя двумерные культуры нервных клеток ранее использовались для изучения формирования нервных сетей и механизмов заболеваний, эти относительно плоские структуры не отражают как нейроны растут и взаимодействуют с окружающей средой.

В свою очередь сети, которые были выращены в ходе нового исследования, точно воспроизводят трехмерную природу цепей в живом мозге, где нервные клетки расширяют отростки, называемые нейритами, для формирования связей между различными слоями коры. Специалистам удалось обнаружить, что проекции, растущие из нейронов печатного «серого вещества» или клеточного слоя, легко прорастают через слой «белого вещества» и используют его как «магистраль» для связи с нейронами в других слоях.

Таким образом, ученые смогли не только построить базовую структуру, но и обнаружили, что нейроны на самом деле ведут себя и работают аналогичным образом. Чувствительные электрофизиологические измерения подтвердили спонтанную нервоподобную активность, имеющую место в трехмерных нейронных сетях в дополнение к реакциям, вызванным электрической и лекарственной стимуляцией.

Наличие обнаруживаемой электрической активности в тканеинженерных 3D-сетях представляет собой значительный шаг вперед в области нейробиологии и биопечати. Биопечатные 3D-нейронные сети, вероятно, станут многообещающей платформой для изучения того, как формируются и растут нервы и нервные сети, изучения того, как некоторые заболевания влияют на нейротрансмиссию, а также скрининга лекарств на предмет их воздействия на нервные клетки и нервную систему.