'Minibrain' mengungkapkan rahasia bagaimana sel otak kunci terbentuk di dalam rahim
Sel -sel kekebalan tubuh di otak manusia mungkin penting untuk mengatur perkembangan organ di dalam rahim karena mereka memicu peningkatan dramatis dalam jenis sel saraf yang penting, penelitian baru menunjukkan.
Perkiraan menunjukkan bahwa sel -sel kunci ini, yang dikenal sebagai interneuron penghambatan, membentuk sekitar 25% hingga 50% neuron di korteks dewasa, jaringan keriput yang menutupi permukaan otak. Faktanya, korteks manusia membawa lebih dari dua kali lipat jumlah interneuron seperti korteks mouse.
Interneuron ini menyampaikan sinyal antara sel -sel otak lainnya dan membantu menjaga pensinyalan tetap di cek dengan messenger kimia yang disebut GABA. Sebagai messenger “penghambatan” utama otak, GABA membantu menolak aktivitas otak dengan membuat neuron lebih kecil kemungkinannya untuk menembak, sehingga menyeimbangkan sinyal “rangsang” yang memperkuat aktivitas otak. Berbagai gangguan telah terikat pada masalah dengan interneuron, termasuk epilepsi, Autisme Dan skizofrenia.
Sekarang, dalam sebuah studi yang diterbitkan 6 Agustus di jurnal Alampara peneliti telah menemukan kekuatan yang mendorong interneuron untuk berkembang biak di otak manusia yang sedang berkembang – dan mereka mengatakan itu mungkin unik untuk spesies kita.
“Itu sebabnya kita tidak bisa menggunakan model hewan tradisional,” rekan penulis studi Diankun Yuseorang asisten peneliti di bidang pediatri di University of California, San Francisco (UCSF), mengatakan kepada Live Science. Untuk mengungkap mekanisme ini yang mungkin terungkap hanya di otak manusia, para peneliti mengembangkan organoid -Struktur miniatur 3D, tumbuh dari sel induk, yang meniru struktur ukuran penuh yang ditemukan dalam tubuh manusia.
Sebelum studi Organoid, penelitian pada hewan laboratorium menyarankan hubungan antara aktivasi sistem kekebalan tubuh ibu selama kehamilan dan jumlah interneuron yang lebih rendah di korteks keturunan mereka, dibandingkan dengan keturunan yang tidak mengalami gangguan kebal. Aktivasi semacam itu mungkin terjadi sebagai respons terhadap infeksi virus atau bakteri, misalnya. Penulis penelitian mengeksplorasi ini di Penelitian sebelumnya dengan tikus labdi mana mereka menunjukkan pemain kunci di belakang tautan: mikroglia, sel kekebalan tubuh otak.
Terkait: Dalam yang pertama, para ilmuwan menggabungkan AI dengan 'minibrain' untuk membuat komputer hibrida
Dalam lima tahun terakhir, para ilmuwan telah mulai mengenali bagaimana sistem kekebalan tubuh dan sistem saraf berkembang secara paralel, rekan penulis studi Xianhua Piaoseorang dokter-ilmuwan yang berspesialisasi dalam neonatologi dan ilmu saraf perkembangan di UCSF, mengatakan kepada Live Science.
“Mikroglia benar-benar menyempurnakan dan mengatur perkembangan saraf,” katanya tentang temuan studi baru. “Ini benar -benar menambahkan dimensi baru tentang bagaimana mikroglia mengerahkan fungsinya.”
Tim dibangun di atas pekerjaan sebelumnya dari kelompok penelitian lain Untuk mengembangkan organoid mereka, yang menyerupai struktur kunci di otak janin dari mana banyak interneuron kortikal muncul. Struktur ini bersifat sementara, muncul di sekitar minggu kedelapan kehamilan pada manusia dan menghilang sekitar delapan bulan setelah lahir, kata Piao. Para peneliti menemukan cara untuk memasukkan mikroglia ke dalam model ini, yang belum pernah dilakukan sebelumnya, tambahnya.
Tim menemukan bahwa mikroglia dalam organoid mereka adalah sumber utama faktor pertumbuhan seperti insulin 1 (IGF1) di minibrain yang sedang berkembang dan bahwa zat tersebut membantu mendorong peningkatan dramatis dalam interneuron yang terlihat dalam pengembangan awal.
Ketika tim menguji apa yang akan terjadi ketika mereka mematikan pensinyalan IGF1 dengan berbagai cara, mereka menemukan bahwa itu menghalangi peningkatan cepat dalam interneuron. Namun, “ketika kami menghapus gen ini dalam mikroglia dalam model tikus, kami tidak melihat perubahan,” kata Piao. Itu menunjukkan bahwa rantai acara ini dimulai oleh IGF1 buatan mikroglia mungkin unik bagi manusia.
“Temuan ini menunjukkan adaptasi evolusi fungsi mikroglial untuk mendukung peningkatan permintaan interneuron di korteks manusia,” tulis para peneliti dalam laporan mereka. Singkatnya, temuan ini mengisyaratkan fitur evolusi manusia yang mungkin membantu menjelaskan kemampuan kognitif kami yang unik.
Yang mengatakan, organoid bukan replika yang tepat dari otak manusia, jadi ada batasan untuk apa yang bisa dikatakan oleh model 3D. “Sejauh ini modelnya cukup baik untuk tahap proliferasi, tahap yang sangat awal” pengembangan, kata Yu. Namun saat ini, organoid ini tidak melakukannya dengan baik dengan tahap perkembangan otak selanjutnya, katanya. Mereka juga tidak menangkap aktivitas tingkat sirkuit di otak, kata Piao, hanya menunjukkan aktivitas dalam struktur yang lebih kecil dan terisolasi.
Pekerjaan di masa depan dapat membantu untuk lebih memperjelas peran sel kekebalan yang sebelumnya tidak diketahui di otak, katanya.
