Wetenschappers kweekten stamcellen op tot ‘minihersenen’ en registreerden hersengolven.
Stamcellen kunnen zich ontwikkelen tot elke mogelijke cel in het lichaam. Door hen te plaatsen in een mix van stoffen die de omgeving nabootsen waarin de hersenen zich ontwikkelen, leidden neurowetenschappers een hoopje stamcellen om de tuin. In een petrischaal ontwikkelden ze zich tot verschillende types hersencellen. Die hersencellen organiseerden zichzelf tot een 3D-structuur die leek op een menselijk brein in ontwikkeling.
Erwt
De minihersenen, ‘cerebrale organoïden’ in wetenschappelijke termen, hadden de grootte van een erwt. Toch registreerden de wetenschappers hersengolven. Dat zijn ritmische patronen van activiteit in de hersencellen. ‘We zien een niveau van neurale activiteit dat ongezien is voor hersencellen in een proefbuis’, zegt onderzoekster Alysson Muotri. Eerder slaagden wetenschappers er al in om hersencellen te kweken in een petrischaal, maar Muotri’s team liet hen verder ontwikkelen door de stoffen waarin de cellen groeiden nauwkeurig te balanceren. Daardoor maakten de cellen meer onderlinge verbindingen, wat leidde tot meer activiteit en hersengolven.
De onderzoekers vergeleken de hersengolven van de organoïden met die van menselijke hersenen in een vroeg stadium van de ontwikkeling. Dat deden ze door een lerend algoritme te trainen met de hersengolven van 39 prematuurtjes. Het algoritme kon vervolgens voorspellen hoeveel weken de organoïden zich ontwikkelden in het labo, wat erop wijst dat de organoïden zich op een soortgelijke manier ontwikkelen als de hersenen van mensen.
Bewustzijn
Volgens Muori is het onwaarschijnlijk dat de organoïden echte mentale activiteiten hebben, zoals een bewustzijn. ‘Het is een rudimentair model. We zien geen echte hersendelen of structuren. Dus de hersengolven die we meten hebben niet automatisch iets te maken met de mentale processen in echte hersenen. De organoïden helpen ons om hersenaandoeningen te begrijpen, maar we moeten ook beslissen waar we de ethische grens trekken.’
