Human Mini-Brains Grafted Into Injured Rats Restored Their Sight

প্লেটো দ্বারা প্রকাশিত

অনুসরণকারী: 0

প্রায় এক দশক আগে, মিনি-ব্রেনগুলি একটি মোটা প্রতিশ্রুতি দিয়ে স্নায়ুবিজ্ঞানের দৃশ্যে গুলি করেছিল: বিকাশমান মস্তিষ্ককে বোঝা এবং আহত মস্তিষ্ক পুনরুদ্ধার করা।

মস্তিষ্কের অর্গানয়েডস হিসাবে পরিচিত, মস্তিষ্কের টিস্যুর এই ক্ষুদ্র ক্লাম্পগুলি - মোটামুটি একটি মসুর ডালের আকার - আমাদের জীবনকে চালিত করে এমন তিন পাউন্ড অঙ্গের মতো কিছুই দেখায় না। তবুও পৃষ্ঠের নীচে, তারা এর মস্তিষ্কের মতো অদ্ভুতভাবে আচরণ করে একটি মানব ভ্রূণ. তাদের নিউরনগুলি বৈদ্যুতিক কার্যকলাপের সাথে স্ফুলিঙ্গ করে। তারা সহজেই এর সাথে একীভূত হয়-এবং পরবর্তীতে নিয়ন্ত্রণ-পেশী, অন্তত একটি থালায়। সম্পূর্ণ বিকশিত মস্তিষ্কের মতো, তারা নতুন নিউরনের জন্ম দেয়। কেউ কেউ এমনকি মানুষের কর্টেক্সের ছয়-স্তরযুক্ত কাঠামোর বিকাশ ঘটায়- মস্তিষ্কের কুঁচকানো, সবচেয়ে বাইরের স্তর যা চিন্তা, যুক্তি, বিচার, বক্তৃতা এবং সমর্থন করে। সম্ভবত এমনকি চেতনা.

তবুও একটি সমালোচনামূলক প্রশ্ন স্নায়ুবিজ্ঞানীদের তাড়িত করে: মস্তিষ্কের টিস্যুর এই ফ্রাঙ্কেনস্টাইন বিটগুলি কি আসলেই আহত মস্তিষ্ক পুনরুদ্ধার করতে পারে?

A অধ্যয়ন প্রকাশিত সেল স্টেম সেল এই মাসে উপসংহারে তারা পারেন. মানুষের কোষ থেকে তৈরি মস্তিষ্কের অর্গানয়েড ব্যবহার করে, পেনসিলভানিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ডক্টর হান-চিয়াও আইজ্যাক চেনের নেতৃত্বে একটি দল প্রাপ্তবয়স্ক ইঁদুরের মধ্যে মিনি-মস্তিষ্ক প্রতিস্থাপন করেছে এবং তাদের ভিজ্যুয়াল কর্টেক্সের যথেষ্ট ক্ষতি করেছে - যে জায়গাটি দৃষ্টি সমর্থন করে।

মাত্র তিন মাসের মধ্যে মিনি ব্রেইন ইঁদুরের মস্তিষ্কের সাথে মিশে গেল। যখন দলটি প্রাণীদের জন্য ফ্ল্যাশিং লাইট জ্বালিয়েছিল, তখন অর্গানয়েডগুলি বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপের সাথে স্পাইক করেছিল। অন্য কথায়, মানুষের মিনি-ব্রেন ইঁদুরের চোখ থেকে সংকেত পেয়েছিল।

এটা শুধু এলোমেলো আওয়াজ নয়। আমাদের ভিজ্যুয়াল কর্টেক্সের মতো, কিছু মিনি-মস্তিষ্কের নিউরন ধীরে ধীরে একটি নির্দিষ্ট অভিযোজনে আলোর জন্য একটি পছন্দ তৈরি করে। আপনার চোখ বিভিন্ন চলমান স্ট্রাইপের সাথে সামঞ্জস্য করার সময় একটি কালো এবং সাদা উইন্ডমিল ব্লো খেলনার দিকে তাকানোর কল্পনা করুন। এটি সহজ শোনাচ্ছে, কিন্তু আপনার চোখের সামঞ্জস্য করার ক্ষমতা - "অরিয়েন্টেশন সিলেকশন" ডাব করা হয়েছে - ভিজ্যুয়াল প্রক্রিয়াকরণের একটি পরিশীলিত স্তর যা আমরা কীভাবে বিশ্বকে উপলব্ধি করি তার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

অধ্যয়নটি প্রথম দেখায় যে মিনি-মস্তিষ্কের টিস্যু একজন আহত প্রাপ্তবয়স্ক হোস্টের সাথে একীভূত হতে পারে এবং এর উদ্দেশ্যমূলক কাজ সম্পাদন করতে পারে। স্টেম সেল ট্রান্সপ্ল্যান্টের পূর্ববর্তী প্রচেষ্টার তুলনায়, কৃত্রিম টিস্যু ভবিষ্যতে মস্তিষ্কের একটি আহত বা অবক্ষয়কারী অংশকে প্রতিস্থাপন করতে পারে-কিন্তু অনেক সতর্কতা রয়ে গেছে।

"নিউরাল টিস্যুতে আহত মস্তিষ্কের জায়গাগুলি পুনর্নির্মাণের সম্ভাবনা রয়েছে," বলেছেন চেন। "আমরা সবকিছু ঠিক করিনি, তবে এটি একটি খুব কঠিন প্রথম পদক্ষেপ।"

একটি মিনি-মস্তিষ্কের মিনি-জীবন

মস্তিষ্কের অর্গানয়েডগুলি একটি নরক যাত্রা করেছে। 2014 সালে প্রথম প্রকৌশলী, তারা অবিলম্বে মস্তিষ্কের একটি অভূতপূর্ব মডেল হিসাবে নিউরোসায়েন্টিস্টদের আগ্রহ কেড়ে নেয়।

মস্তিষ্কের বিভিন্ন অংশকে অনুকরণ করার জন্য আধা-মস্তিষ্ক একাধিক উত্স থেকে তৈরি করা হয়। সিজোফ্রেনিয়া বা অটিজমের মতো নিউরোডেভেলপমেন্টাল ডিসঅর্ডার অধ্যয়ন করার জন্য আইপিএসসি (প্ররোচিত প্লুরিপোটেন্ট স্টেম সেল) এর সাথে প্রযুক্তিটি একত্রিত করা একটি তাৎক্ষণিক ব্যবহার ছিল।

এখানে, একজন রোগীর ত্বকের কোষগুলি আবার স্টেম সেলের মতো অবস্থায় রূপান্তরিত হয়, যা তাদের মস্তিষ্কের একটি 3D টিস্যুতে পরিণত হতে পারে। যেহেতু ব্যক্তি এবং মিনি-মস্তিষ্ক একই জিন ভাগ করে, তাই বিকাশের সময় ব্যক্তির মস্তিষ্কের আংশিকভাবে নকল করা সম্ভব-এবং সম্ভাব্য নতুন নিরাময়ের সন্ধান করা সম্ভব।

তাদের জন্মের পর থেকে, ক্ষুদ্র মস্তিষ্ক এখন আকার, বয়স এবং পরিশীলিততায় প্রসারিত হয়েছে। একটি বড় লাফ ছিল একটি ধারাবাহিক রক্ত সরবরাহ. আমাদের মস্তিষ্ক রক্তনালীগুলির সাথে অন্তরঙ্গভাবে জড়িত, আমাদের নিউরন এবং নিউরাল নেটওয়ার্কগুলিকে অক্সিজেন এবং পুষ্টি সরবরাহ করে শক্তি সরবরাহ করে। 2017 সালে সাফল্য এসেছিল, যখন বেশ কয়েকটি দল দেখিয়েছিল যে ইঁদুরের মস্তিষ্কে মানব অর্গানয়েড প্রতিস্থাপন করা হোস্টের রক্তনালীগুলিকে সংহত মস্তিষ্কের টিস্যুকে একীভূত করতে এবং "খাওয়া" দেয়, এটি হোস্টের ভিতরে জটিল মস্তিষ্কের স্থাপত্যে আরও বিকাশের অনুমতি দেয়। পড়াশুনা একটি অগ্নিঝড় sparked ক্ষেত্রের মধ্যে আলোচনা, জৈবতত্ত্ববিদ এবং গবেষকরা একইভাবে ভাবছেন যে মানুষের অর্গানয়েড ইঁদুরের উপলব্ধি বা আচরণ পরিবর্তন করতে পারে কিনা।

চেন একটি ভিন্ন ছিল, যদি আরো চ্যালেঞ্জিং ধারণা. বেশিরভাগ পূর্ববর্তী গবেষণায় মিনি-মস্তিষ্ক প্রতিস্থাপন করা হয়েছে শিশু ইঁদুর মধ্যে অর্গানয়েডগুলিকে লালন করতে এবং বিকাশমান মস্তিষ্কের সাথে তাদের একত্রীকরণ সহজ করতে।

প্রাপ্তবয়স্কদের মস্তিষ্ক, বিপরীতে, অনেক বেশি ছিদ্রযুক্ত। তাদের সিগন্যালিং এবং ফাংশন সহ - উচ্চভাবে জড়িত নিউরাল সার্কিটগুলি ইতিমধ্যেই প্রতিষ্ঠিত। এমনকি আহত হওয়ার পরেও, যখন মস্তিষ্ক মেরামতের জন্য প্রস্তুত থাকে, তখন ব্যান্ড-এইডের মতো মানব অর্গানয়েড গ্রাফ্টের অতিরিক্ত বিটগুলিতে ঝাঁকুনি ভাঙা নিউরাল সার্কিটকে সমর্থন করতে পারে—অথবা প্রতিষ্ঠিতগুলির সাথে হস্তক্ষেপ করতে পারে।

চেনের নতুন গবেষণা তত্ত্বটিকে পরীক্ষায় ফেলেছে।

একটি অপ্রত্যাশিত একীকরণ

শুরু করার জন্য, দলটি একটি পুনর্নবীকরণযোগ্য মানব স্টেম সেল লাইনের সাথে মস্তিষ্কের অর্গানয়েডের চাষ করেছিল। পূর্বে বৈধ করা রাসায়নিক রেসিপি ব্যবহার করে, কোষগুলিকে মিনি-মস্তিষ্কে জুড়ে দেওয়া হয়েছিল যা কর্টেক্সের সামনের অংশগুলি (কপালের চারপাশে) অনুকরণ করে।

80 তম দিন নাগাদ, দলটি অর্গানয়েডে প্রাথমিক কর্টিকাল স্তরগুলি দেখেছিল, কোষগুলির সাথে এমনভাবে সংগঠিত হয়েছিল যা একটি বিকাশমান মস্তিষ্কের মতো। তারপরে তারা তরুণ প্রাপ্তবয়স্ক ইঁদুরের ক্ষতিগ্রস্থ ভিজ্যুয়াল কর্টেক্সে অর্গানয়েডগুলি প্রতিস্থাপন করে।

প্রতিস্থাপনের মাত্র এক মাস পরে, হোস্টের রক্তনালীগুলি মানুষের টিস্যুর সাথে মিশে যায়, এটিকে অত্যধিক প্রয়োজনীয় অক্সিজেন এবং পুষ্টি সরবরাহ করে এবং এটিকে আরও বৃদ্ধি ও পরিপক্ক হতে দেয়। মিনি-মস্তিষ্ক বিভিন্ন মস্তিষ্ক কোষের অগণিত বিকাশ ঘটায়—শুধুমাত্র নিউরন নয়, "সমর্থক" মস্তিষ্কের কোষ যেমন অ্যাস্ট্রোসাইট এবং মাইক্রোগ্লিয়া নামে পরিচিত বিশেষ ইমিউন কোষ। পরের দুটি নিষ্পত্তিযোগ্য থেকে অনেক দূরে: তারা মস্তিষ্কের বার্ধক্য, আলঝেইমার রোগ, প্রদাহ এবং জ্ঞানের সাথে জড়িত।

কিন্তু প্রতিস্থাপিত মানুষের মিনি-ব্রেন কি ইঁদুরের ভিতরে কাজ করতে পারে?

একটি প্রথম পরীক্ষায়, দলটি অর্গানয়েড এবং প্রাণীর চোখের মধ্যে সংযোগ ম্যাপ করতে একটি জনপ্রিয় ট্রেসার ব্যবহার করেছিল। একটি রঞ্জক অনুরূপ, ট্রেসার হল একটি ভাইরাস যা নিউরাল সংযোগের মধ্যে ঘোরাফেরা করে - ডাব করা সিন্যাপ্স - যখন একটি প্রোটিন বহন করে যা একটি ফ্লুরোসেন্ট মাইক্রোস্কোপের নীচে একটি উজ্জ্বল সবুজ উজ্জ্বল করে। গুগল ম্যাপে হাইলাইট করা রুটের মতো, আলোর প্রবাহটি প্রতিস্থাপিত মিনি-মস্তিষ্কের সাথে স্পষ্টভাবে সংযুক্ত ছিল, যার অর্থ হল এর সার্কিট্রি একাধিক সিন্যাপসের মাধ্যমে ইঁদুরের চোখের সাথে সংযুক্ত।

দ্বিতীয় প্রশ্ন: প্রতিস্থাপিত টিস্যু কি ইঁদুরকে "দেখতে" সাহায্য করতে পারে? আটটি প্রাণীর মধ্যে ছয়টিতে, আলো জ্বালানো বা বন্ধ করা একটি বৈদ্যুতিক প্রতিক্রিয়া শুরু করে, যা মানুষের নিউরনগুলি বাইরের উদ্দীপনায় সাড়া দেওয়ার পরামর্শ দেয়। বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপের প্যাটার্নটি ভিজ্যুয়াল কর্টেক্সে দেখা প্রাকৃতিকগুলির সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ, "প্রমাণ করে যে অর্গানয়েড নিউরনগুলির ভিজ্যুয়াল কর্টেক্স নিউরনের সাথে হালকা প্রতিক্রিয়াশীলতার তুলনীয় সম্ভাবনা রয়েছে," লেখক বলেছেন।

অন্য একটি পরীক্ষায়, গ্রাফ্টগুলি "পিকি" নিউরনগুলি তৈরি করেছে যা আলোর জন্য একটি নির্দিষ্ট অভিযোজন নির্বাচনকে পছন্দ করে - আমাদের বিশ্বকে উপলব্ধি করার ক্ষমতার মধ্যে এম্বেড করা একটি চমক। কালো থেকে সাদাতে চকচকে বিভিন্ন হালকা ঝাঁঝরি দিয়ে পরীক্ষা করা হলে, গ্রাফ্ট করা নিউরনের সামগ্রিক পছন্দ স্বাভাবিক, স্বাস্থ্যকর নিউরনের অনুকরণ করে।

"আমরা দেখেছি যে অর্গানয়েডের মধ্যে একটি ভাল সংখ্যক নিউরন আলোর নির্দিষ্ট অভিযোজনে প্রতিক্রিয়া জানায়, যা আমাদের প্রমাণ দেয় যে এই অর্গানয়েড নিউরনগুলি কেবল ভিজ্যুয়াল সিস্টেমের সাথে একীভূত হতে পারেনি, তবে তারা চাক্ষুষের খুব নির্দিষ্ট ফাংশন গ্রহণ করতে সক্ষম হয়েছিল। কর্টেক্স,” বলেন চেন।

প্লাগ-এন্ড-প্লে ব্রেন টিস্যু?

গবেষণায় দেখা গেছে যে ক্ষুদ্র-মস্তিষ্ক হোস্টের মস্তিষ্কের সাথে দ্রুত স্নায়বিক নেটওয়ার্ক স্থাপন করতে পারে, পৃথক স্টেম কোষ প্রতিস্থাপনের চেয়ে অনেক দ্রুত গতিতে। এটি প্রযুক্তির জন্য একটি শক্তিশালী ব্যবহারের পরামর্শ দেয়: অভূতপূর্ব গতিতে ক্ষতিগ্রস্ত মস্তিষ্ক মেরামত করা।

অনেক প্রশ্ন থেকে যায়। একের জন্য, গবেষণাটি প্রত্যাখ্যান প্রতিরোধ করার জন্য ইমিউনোসপ্রেসেন্টস দিয়ে ইঁদুরের উপর পরিচালিত হয়েছিল। মিনি-মস্তিষ্কের জন্য আশা হল যে তারা রোগীর নিজস্ব কোষ থেকে সংষ্কৃত হবে, ইমিউনোসপ্রেসেন্ট ওষুধের প্রয়োজনীয়তা দূর করবে - একটি আশা যা এখনও পুরোপুরি পরীক্ষা করা হয়নি। আরেকটি সমস্যা হল কিভাবে মিনি-ব্রেইনের "বয়স" এর সাথে তার হোস্টের সাথে মিলানো যায়, যাতে ব্যক্তির অভ্যন্তরীণ স্নায়ু সংকেত ব্যাহত না হয়।

দলের পরবর্তী পদক্ষেপ হল ক্ষুদ্র-মস্তিষ্ক ব্যবহার করে অন্যান্য ক্ষতিগ্রস্থ মস্তিষ্কের অঞ্চলগুলিকে সমর্থন করা, বিশেষ করে বয়স বা রোগের কারণে অবক্ষয়ের কারণে ক্ষতি। নিউরোমডুলেশন বা নিউরনের ভিজ্যুয়াল "পুনর্বাসন" এর মতো অ-আক্রমণাত্মক প্রযুক্তি যোগ করা, ট্রান্সপ্ল্যান্টকে হোস্টের সার্কিটে সংহত করতে এবং সম্ভাব্যভাবে তাদের কার্যকারিতা উন্নত করতে সহায়তা করতে পারে।

"এখন, আমরা বুঝতে চাই যে কীভাবে অর্গানয়েডগুলি কর্টেক্সের অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে, কেবল ভিজ্যুয়াল কর্টেক্স নয়, এবং আমরা সেই নিয়মগুলি বুঝতে চাই যা নির্দেশ করে যে কীভাবে অর্গানয়েড নিউরনগুলি মস্তিষ্কের সাথে একীভূত হয় যাতে আমরা সেই প্রক্রিয়াটিকে আরও ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারি এবং এটি দ্রুত ঘটতে দিন,” চেন বলেছেন।

চিত্র ক্রেডিট: জগামাদজে এট আল।