研究室で培養された幹細胞は新生児のような脳波を発し、科学者たちは脳の中を這うロボットワームを開発した

ビデオペトリ皿で培養された微小な脳細胞は、人間が発するものと同様の電波を発するように誘導できることを科学者らが初めて発見した。

研究者グループは、単一の多能性幹細胞の成長を追跡することにした際に、この奇妙な現象を発見しました。これらの細胞は、肺、心臓、脳など、体内のあらゆる細胞や組織に変化する能力を持っています。

カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）の研究室で培養された幹細胞は大脳皮質細胞になるように促されたと、Cell誌に掲載された研究の共著者であるアリソン・ムオトリ氏がThe Registerに説明した。

「私たちは単一の多能性幹細胞から出発し、特定の因子を投与することで、神経系の運命へと導きます。すると、細胞は自己組織化し、成熟プロセスを開始し、時間の経過とともにより多くの接続を形成していきます。」

UCSD小児科教授のムオトリ氏と研究チームは、10ヶ月かけて脳細胞が「皮質オルガノイド」と呼ばれる小さな塊へと成長する様子を観察しました。細胞が大きくなるにつれ、驚いたことに、細胞が脳波に似た信号を発していることに気づきました。

「科学の世界では、このような前例はありません。最初は非常に懐疑的でしたが、これは人工物ではないという結論に達した後、本当に信じるようになりました」とムオトリ氏は語った。

こうした単純な脳波が実験室で培養された細胞で検出されたのは今回が初めてだが、胎児から検出されたことは既にある。「5年前なら、人工的に作られた子宮外の脳オルガノイドでこうした脳波を検出するのは不可能だと言っていたでしょう。しかし今では、検出は避けられないと考えています」と彼は付け加えた。

皮質オルガノイドが成熟するにつれて、科学者たちは放出される電気スパイクがより複雑になり、異なるピークと周波数で発火することに気づきました。しかし、それらは実際の完全に形成された脳ほど電気的に活発ではありません。ムオトリ氏によると、オルガノイドはむしろ新生児が発する脳信号に似ているとのことです。

これは、脳の発達初期に見られる神経学的または心理学的状態の研究に役立つ可能性があります。「私たちは現在、自閉症やてんかんの患者から脳オルガノイドを作製し、このモデルを用いてより良い治療法を見つけようとしています」と彼は述べました。

あなたの脳内で蠢く磁気ロボットワーム

脳がいかに魅力的な器官であるかを改めて実感したいという方のために、新たな研究結果をご紹介します。マサチューセッツ工科大学のエンジニアグループが、脳の血管内の複雑な曲がりくねった部分を移動できるように設計された、黒い虫のような装置を開発しました。

ここでそれがうごめく様子を見ることができます。

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「脳卒中は米国における死因の第5位であり、主要な障害原因でもあります。急性脳卒中を発症後約90分以内に治療できれば、患者の生存率が大幅に向上する可能性があります」と、Science Robotics誌に掲載された論文の共著者であり、MIT機械工学および土木環境工学の准教授であるXuanhe Zhao氏は述べています。

「この『ゴールデンアワー』の間に血管の閉塞を解消する装置を開発できれば、永続的な脳損傷を回避できる可能性があります。それが私たちの希望です。」

この装置は基本的に、ハイドロゲル物質でコーティングされた細いワイヤーで、磁石を使って操作できます。実験では、この装置は、液体で満たされた様々なチューブで作られた障害物コースを周回しました。研究者たちは、将来、このツールを実際の脳でテストできるようになることを期待しています。

「既存のプラットフォームでは、磁場を印加しながら同時に患者に透視検査を行うことができ、医師は別の部屋、あるいは別の都市にいても、ジョイスティックで磁場を操作できます」と、MIT大学院生のキム・ユンホ氏は述べた。「次のステップでは、既存の技術を活用して、このロボットスレッドを生体内で試験したいと考えています。」®