Исследователи из Университета Джонса Хопкинса разработали самый маленький ЭЭГ-шлем для регистрации электрической активности модельного мозга микроскопических размеров и посветили этому статью в журнале Science Advanced.
Его создатели ожидают, что устройство поможет лучше понять генез различных нервных расстройств и то, как потенциально опасные химические вещества влияют на функционирование мозга.
Созданные более десяти лет назад органоиды – модифицированные скопления стволовых клеток, имитирующие настоящие органы животных и человека (почки, легкие, печень, мозг), – прекрасная альтернатива для изучения развития реальных объектов. Поскольку исследования на человеческом мозге жестко ограничены этически, а животные модели имеют значительные межвидовые различия, модели in vitro с использованием человеческих клеток стали наиболее привлекательным подходом к пониманию строения и функционирования нейронных сетей, нейротоксичности, генеза и развития неврологических расстройств и самого мозга.
В частности, органоиды, особенно мини-мозги или минибрэйны, популярны в качестве экспериментальных моделей в области электрофизиологии, где электрическая активность нейронов регистрируется и стимулируется при помощи мультиэлектродных матриц. Однако применяемые в электрофизиологических исследованиях стандартные матрицы имеют некоторые ограничения. Изначально предназначенные для монослойных культур, эти плоские матрицы позволяют изучать лишь ограниченное количество клеток, располагающееся на поверхности объемного органоида.
Вдохновившись строением электроэнцефалографических шлемов (ЭЭГ-шлемов), исследователи из Университета Джонса Хопкинса разработали миниатюрные микроэлектродные шапочки для синтетических органоидов. Технология состоит из самосвертывающихся полимерных листков с металлическими электродами, которые покрыты проводящим полимером. Мини-шлемы охватывают всю сферическую форму органоида. Поддающееся настройке с помощью моделирования механики свертывание полимерных листков обеспечивает трехмерную регистрацию электрической активности со всей поверхности органоидов разных размеров.
Исследователи надеются, что их разработка поможет уменьшить количество модельных животных, которые используются для необходимых в медицинских и исследовательских целях проверок химических эффектов от разрабатываемых препаратов. По словам авторов, для стандартного тестирования лишь одного химического вещества требует около 1000 крыс, и стоит это около 1 миллиона долларов.
Также отмечается, что результаты исследований, проведенных на органоидах для построения как можно более полной картины работы головного мозга человека, более уместны, потому что человеческий мозг сильно отличается от мозга крыс и мышей.
Текст: Анна Удоратина