بافت مغز با چاپ سه بعدی انقلابی عملکرد انسان را تقلید می کند _اخبار روانشناسی جزیره ذهن

خلاصه: محققان اولین بافت مغزی جهان را که با پرینت سه بعدی ساخته شده است ساخته اند که رشد می کند و رفتاری مشابه با بافت مغز طبیعی دارد و جهشی قابل توجه برای تحقیقات اختلالات عصبی و رشد عصبی است.

این تکنیک چاپ سه بعدی جدید از رویکرد لایه‌بندی افقی و جوهر زیستی نرم‌تر استفاده می‌کند که به نورون‌ها اجازه می‌دهد به هم متصل شوند و شبکه‌هایی شبیه به ساختارهای مغز انسان تشکیل دهند.

توانایی کنترل دقیق انواع و آرایش سلولی فرصت های بی نظیری را برای مطالعه عملکردها و اختلالات مغز در یک محیط کنترل شده فراهم می کند و راه های جدیدی را برای آزمایش دارو و درک رشد مغز و بیماری هایی مانند آلزایمر و پارکینسون ارائه می دهد.

حقایق کلیدی:

  1. بافت مغز پرینت سه بعدی می‌تواند شبکه‌هایی را تشکیل دهد و از طریق انتقال‌دهنده‌های عصبی، مشابه تعاملات مغزی انسان، ارتباط برقرار کند.
  2. این روش چاپ جدید امکان کنترل دقیق بر روی انواع و آرایش سلولی را فراهم می کند و از قابلیت های ارگانوئیدهای مغزی سنتی پیشی می گیرد.
  3. این روش برای بسیاری از آزمایشگاه‌ها قابل دسترسی است، بدون نیاز به تجهیزات خاص یا روش‌های کشت، و می‌تواند به طور قابل‌توجهی بر مطالعه شرایط و درمان‌های عصبی مختلف تأثیر بگذارد.

منبع: دانشگاه ویسکانسین

تیمی از دانشمندان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون اولین بافت مغزی پرینت سه بعدی را ایجاد کرده اند که می تواند رشد کند و مانند بافت مغز معمولی عمل کند.

این یک دستاورد با پیامدهای مهم برای دانشمندانی است که بر روی مغز مطالعه می‌کنند و روی درمان‌های طیف وسیعی از اختلالات عصبی و رشد عصبی مانند آلزایمر و بیماری پارکینسون کار می‌کنند.

Su-Chun Zhang، استاد علوم اعصاب و عصب شناسی در مرکز UW-Madison Waisman می گوید: «این می تواند یک مدل بسیار قدرتمند برای کمک به درک نحوه ارتباط سلول های مغز و بخش هایی از مغز در انسان باشد.

این یک مغز را نشان می دهد.
یان می‌گوید: «بافت ما نسبتاً نازک می‌ماند و این باعث می‌شود که نورون‌ها به راحتی اکسیژن کافی و مواد مغذی کافی را از محیط رشد دریافت کنند. اعتبار: اخبار علوم اعصاب

این می تواند نگاه ما به زیست شناسی سلول های بنیادی، علوم اعصاب، و پاتوژنز بسیاری از اختلالات عصبی و روانی را تغییر دهد.

به گفته ژانگ و یوانوی یان، دانشمند آزمایشگاه ژانگ، روش های چاپ موفقیت تلاش های قبلی برای چاپ بافت مغز را محدود کرده است. گروهی که در پشت فرآیند جدید پرینت سه بعدی هستند، روش خود را امروز در مجله شرح دادند سلول بنیادی سلولی.

محققان به جای استفاده از روش چاپ سه بعدی سنتی، روی هم قرار دادن لایه ها به صورت عمودی، به سمت افقی رفتند. آنها سلول‌های مغزی، نورون‌های رشد یافته از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی را در یک ژل «جوهر زیستی» نرم‌تر از تلاش‌های قبلی قرار دادند.

ژانگ می‌گوید: «بافت هنوز ساختار کافی برای نگه‌داشتن در کنار هم دارد، اما به اندازه‌ای نرم است که به نورون‌ها اجازه می‌دهد در یکدیگر رشد کنند و شروع به صحبت با یکدیگر کنند.

سلول ها مانند مدادهایی که در کنار هم روی میز گذاشته شده اند، کنار هم قرار گرفته اند.

یان می‌گوید: «بافت ما نسبتاً نازک می‌ماند و این باعث می‌شود که نورون‌ها به راحتی اکسیژن کافی و مواد مغذی کافی را از محیط رشد دریافت کنند.

نتایج برای خود صحبت می کنند – یعنی سلول ها می توانند با یکدیگر صحبت کنند. سلول های چاپ شده از طریق محیط می رسند تا اتصالاتی را در داخل هر لایه چاپ شده و همچنین در بین لایه ها ایجاد کنند و شبکه هایی را تشکیل می دهند که با مغز انسان قابل مقایسه است.

نورون ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، سیگنال می فرستند، از طریق انتقال دهنده های عصبی با یکدیگر تعامل می کنند، و حتی شبکه های مناسبی را با سلول های پشتیبان که به بافت چاپ شده اضافه می شوند، تشکیل می دهند.

ژانگ می گوید: «ما قشر مغز و جسم مخطط را چاپ کردیم و آنچه پیدا کردیم بسیار قابل توجه بود. حتی زمانی که سلول‌های مختلف متعلق به بخش‌های مختلف مغز را چاپ کردیم، آنها همچنان می‌توانستند به روشی بسیار خاص و خاص با یکدیگر صحبت کنند.»

تکنیک چاپ دقتی را ارائه می دهد – کنترل بر انواع و ترتیب سلول ها – که در ارگانوئیدهای مغز یافت نمی شود، اندام های مینیاتوری که برای مطالعه مغز استفاده می شوند. ارگانوئیدها با سازماندهی و کنترل کمتر رشد می کنند.

آزمایشگاه ما از این نظر بسیار خاص است که می‌توانیم تقریباً هر نوع نورون را در هر زمان تولید کنیم. ژانگ می‌گوید سپس می‌توانیم آنها را تقریباً در هر زمان و به هر شکلی که دوست داریم کنار هم قرار دهیم.

از آنجایی که می‌توانیم بافت را با طراحی چاپ کنیم، می‌توانیم یک سیستم تعریف‌شده برای بررسی نحوه عملکرد شبکه مغز انسان داشته باشیم. ما می‌توانیم به طور دقیق به نحوه صحبت سلول‌های عصبی تحت شرایط خاص با یکدیگر نگاه کنیم، زیرا می‌توانیم دقیقاً آنچه را که می‌خواهیم چاپ کنیم.»

این ویژگی انعطاف پذیری را فراهم می کند. از بافت مغز چاپ شده می توان برای مطالعه سیگنال بین سلول های سندرم داون، تعامل بین بافت سالم و بافت همسایه تحت تاثیر آلزایمر، آزمایش داروهای نامزد جدید یا حتی تماشای رشد مغز استفاده کرد.

«در گذشته، ما اغلب به یک چیز در یک زمان نگاه می‌کردیم، به این معنی که اغلب برخی از مؤلفه‌های مهم را از دست می‌دهیم. مغز ما در شبکه ها عمل می کند. ما می خواهیم بافت مغز را از این طریق چاپ کنیم زیرا سلول ها به خودی خود عمل نمی کنند. آنها با یکدیگر صحبت می کنند. ژانگ می گوید که مغز ما اینگونه کار می کند و باید همه با هم به این صورت مطالعه شود تا آن را به درستی درک کنیم.

“بافت مغز ما می تواند برای مطالعه تقریباً تمام جنبه های اصلی آنچه بسیاری از افراد در مرکز Waisman روی آن کار می کنند استفاده شود. می توان از آن برای بررسی مکانیسم های مولکولی زیربنای رشد مغز، رشد انسان، ناتوانی های رشدی، اختلالات عصبی و غیره استفاده کرد.

روش چاپ جدید نیز باید برای بسیاری از آزمایشگاه ها قابل دسترسی باشد. برای حفظ سلامت بافت نیازی به تجهیزات چاپ زیستی خاص یا روش‌های کشت ندارد و می‌توان آن را با میکروسکوپ‌ها، تکنیک‌های استاندارد تصویربرداری و الکترودهایی که قبلاً در این زمینه رایج است مورد مطالعه قرار داد.

محققان مایلند پتانسیل تخصص را کشف کنند، هرچند، جوهر زیستی خود را بیشتر بهبود بخشند و تجهیزات خود را اصلاح کنند تا جهت گیری های خاصی از سلول ها را در بافت چاپی خود ایجاد کنند.

یان می گوید: «در حال حاضر، چاپگر ما یک چاپگر روی میز تجاری است. ما می‌توانیم برخی پیشرفت‌های تخصصی را انجام دهیم تا به ما در چاپ انواع خاصی از بافت مغز بر اساس تقاضا کمک کنیم.»

منابع مالی: این مطالعه تا حدی توسط NIH-NINDS (NS096282، NS076352، NS086604)، NICHD (HD106197، HD090256)، شورای ملی تحقیقات پزشکی سنگاپور (MOH-000212، MOH-00020711، وزارت آموزش و پرورش SMOE) پشتیبانی شد. T2-2-103)، همسویی علم در مقابل پارکینسون (ASAP-000301)، بنیاد خانواده بلسر، و بنیاد بوستا.

در مورد این اخبار تحقیقات نوروتکنولوژی

نویسنده: امیلی لکلرک
منبع: دانشگاه ویسکانسین
مخاطب: امیلی لکلرک – دانشگاه ویسکانسین
تصویر: این تصویر به Neuroscience News اعتبار داده شده است

تحقیق اصلی: دسترسی آزاد.
چاپ زیستی سه بعدی بافت های عصبی انسان با اتصال عملکردیتوسط Su-Chun Zhang و همکاران. سلول بنیادی سلولی


خلاصه

چاپ زیستی سه بعدی بافت های عصبی انسان با اتصال عملکردی

نکات برجسته

  • بافت های عصبی عملکردی انسان که توسط پرینت زیستی سه بعدی جمع آوری شده اند
  • مدارهای عصبی بین زیرگروه های عصبی تعریف شده تشکیل می شوند
  • اتصالات عملکردی بین بافت های قشر مخطط ایجاد می شود
  • بافت های چاپ شده برای مدل سازی اختلال شبکه عصبی

خلاصه

بررسی نحوه عملکرد شبکه‌های عصبی انسانی به دلیل فقدان بافت‌های عصبی انسانی قابل اعتماد برای ارزیابی عملکردی دینامیک مدارهای عصبی مانع می‌شود. ما یک پلت فرم چاپ زیستی سه بعدی برای مونتاژ بافت هایی با انواع سلول های عصبی انسان در ابعاد دلخواه با استفاده از یک چاپگر زیستی تجاری ایجاد کردیم.

پیش سازهای عصبی چاپ شده به نورون ها متمایز می شوند و مدارهای عصبی عملکردی را در داخل و بین لایه های بافتی با ویژگی در عرض چند هفته تشکیل می دهند، که توسط برجستگی قشر به جسم مخطط، جریان های سیناپسی خود به خود و پاسخ سیناپسی به تحریک عصبی مشهود است.

اجداد آستروسیت چاپ شده به آستروسیت های بالغ با فرآیندهای پیچیده تبدیل می شوند و شبکه های عملکردی نورون-آستروسیت را تشکیل می دهند که با شار کلسیم و جذب گلوتامات در پاسخ به تحریک عصبی تحت شرایط فیزیولوژیکی و پاتولوژیک نشان داده می شود.

این بافت‌های عصبی طراحی‌شده انسان احتمالاً برای درک سیم‌کشی شبکه‌های عصبی انسانی، مدل‌سازی فرآیندهای پاتولوژیک و خدمت به عنوان پلتفرم‌هایی برای آزمایش دارو مفید خواهند بود.

https://neurosciencenews.com/3d-printed-brain-tissue-25554/

ممکنه براتون جالب باشه که...

پست های محبوب

دیدگاهتان را بنویسید