What are mini brains? - Madeline Lancaster

Übersetzung: Johannes Duschner Lektorat: Sonja Maria Neef

["Während das geschrieben wird, erleben die Neurowissenschaften eine Revolution."]

Diese bleistiftradiergummigroße Zellmasse wird als Hirn-Organoid bezeichnet.

This pencil-eraser-sized mass of cells is something called a brain organoid.

It’s a collection of lab-grown neurons and other brain tissue

Es ist eine Ansammlung von im Labor gewachsener Neuronen

that scientists can use to learn about full-grown human brains.

und anderem Hirngewebe,

dass Wissenschaftler nutzen können,

um etwas über ausgewachsene menschliche Gehirne zu erfahren.

And it can be grown from a sample of your skin cells.

Es kann aus einer Zellprobe der Haut gezüchtet werden.

Why would we need such a thing?

Warum brauchen wir so etwas?

Neuroscientists face a challenge:

Neurowissenschaftler stellen sich einer Herausforderung:

shielded by our thick skulls and swaddled in layers of protective tissue,

Abgeschirmt durch unseren dicken Schädel

und eingebettet in Schichten von Schutzgewebe,

the human brain is extremely difficult to observe in action.

ist das menschliche Gehirn äußerst schwer in Aktion zu beobachten.

For centuries, scientists have tried to understand them using autopsies,

Seit Jahrhunderten versuchten Wissenschaftler es zu verstehen,

indem sie Leichen öffneten, Tiermodelle benutzten

animal models,

and, in recent years, imaging techniques.

und in letzter Zeit auch bildgebende Verfahren einsetzten.

We’ve learned a lot through all these methods,

Wir erfuhren viel durch die ganzen Verfahren,

but they have limitations.

aber sie haben ihre Grenzen.

Conditions like Alzheimer’s and schizophrenia,

Erkrankungen wie Alzheimer und Schizophrenie

and the effect on the human brain of diseases like Zika,

und die Wirkungen von Krankheiten wie Zika auf das menschliche Gehirn,

continue to hide beyond our view, and our understanding.

entziehen sich weiter unserer Einsicht und unserem Verständnis.

Enter brain organoids, which function like human brains

Hirn-Organoiden wurden eingeführt, die wie menschliche Gehirne funktionieren,

but aren’t part of an organism.

aber kein Teil eines Organismus sind.

Each one comes from an undifferentiated stem cell,

Jedes kommt von einer undifferenzierten Stammzelle,

which is a cell that can develop into any tissue in the body,

die sich in jedes Körpergewebe vom Knochen bis zum Gehirn entwickeln kann.

from bone to brain.

Scientists can make undifferentiated stem cells from skin cells.

Wissenschaftler können aus Hautzellen undifferenzierte Stammzellen erzeugen.

That means they can take a skin sample from a person with a particular condition

Sie können von einer Person mit einer besonderen Erkrankung

eine Hautprobe entnehmen

and generate brain organoids from that person.

und von dieser Person Hirn-Organoide erzeugen.

The hardest part of growing a brain organoid,

Der schwierigste Teil ein Hirn-Organoid zu züchten,

which stumped scientists for years,

der Wissenschaftler jahrelang verwirrte, war, die perfekte Mischung von Zucker,

was finding the perfect combination of sugars, proteins, vitamins, and minerals

Proteinen, Vitaminen und Mineralien zu finden,

that would induce the stem cell to develop a neural identity.

die die Stammzelle anregt, eine neurale Identität zu entwickeln.

That was only discovered recently, in 2013.

Das wurde erst kürzlich im Jahr 2013 entdeckt.

The rest of the process is surprisingly easy.

Der Rest des Vorgangs ist überraschend einfach.

A neural stem cell essentially grows itself,

Eine neurale Stammzelle wächst im Grunde von selbst,

similar to how a seed grows into a plant,

ähnlich wie ein Samen zu einer Pflanze heranwächst.

all it needs are the brain’s equivalents of soil, water, and sunlight.

Sie braucht nur das, was für das Gehirn Boden, Wasser und Sonnenlicht wäre:

A special gel to simulate embryonic tissue,

Ein Spezial-Gel zur Nachahmung von embryonalem Gewebe,

a warm incubator set at body temperature,

Einen heizbaren Brutkasten, der auf Körpertemperatur eingestellt ist,

and a bit of motion to mimic blood flow.

und ein wenig Bewegung, um Blutfluss nachzubilden.

The stem cell grows into a very small version

Die Stammzellen wachsen zu einer sehr kleinen Version

of an early-developing human brain,

eines menschliche Gehirns im Frühstadium heran,

complete with neurons that can connect to one another

das mit Neuronen ausgestattet ist, die sich miteinander verbinden können

and make simplified neural networks.

und einfache neurale Netze bilden.

As mini brains grow, they follow all the steps of fetal brain development.

Während Mini-Gehirne wachsen,

vollziehen sie alle Schritte einer fötalen Hirnentwicklung.

By observing this process, we can learn how our neurons develop,

Durch das Beobachten dieses Vorgangs erfahren wir,

wie sich unsere Neuronen entwickeln,

as well as how we end up with so many more of them in our cortex,

und warum unsere Großhirnrinde,

the part responsible for higher cognition like logic and reasoning,

die für höheres Denken wie Logik und Schlussfolgerung zuständig ist,

than other species.

so viele mehr aufweist, als andere Arten.

Being able to grow brains in the lab, even tiny ones,

Selbst winzige Gehirne im Labor zu züchten,

raises ethical questions, like:

wirft ethische Fragen auf, wie:

Can they think for themselves, or develop consciousness?

Können sie eigenständig denken oder ein Bewusstsein entwickeln?

And the answer is no, for several reasons.

Aus mehreren Gründen ist die Antwort: Nein.

A brain organoid has the same tissue types as a full-sized brain,

Ein Hirn-Organoid hat denselben Gewebetyp wie ein Gehirn in voller Größe,

but isn’t organized the same way.

ist aber nicht gleichermaßen aufgebaut.

The organoid is similar to an airplane

Das Organoid ähnelt einem Flugzeug, das auseinandergebaut

that’s been taken apart and reassembled at random;

und wahllos wieder zusammengebaut wurde.

you could still study the wings, the engine, and other parts,

Man kann die Flügel, den Motor und andere Teile noch untersuchen,

but the plane could never fly.

aber das Flugzeug könnte niemals fliegen.

Similarly, a brain organoid allows us to study different types of brain tissue,

Ebenso erlaubt uns ein Hirn-Organoid

unterschiedliche Typen von Hirngewebe zu untersuchen,

but can’t think.

es kann aber nicht denken.

And even if mini brains were organized like a real brain,

Selbst wenn Mini-Gehirne wie echte Gehirne aufgebaut wären,

they still wouldn’t be able to reason or develop consciousness.

könnten sie nicht schlussfolgern oder Bewusstsein entwickeln.

A big part of what makes our brains so smart is their size,

Überwiegend macht ihre Größe unsere Gehirne so intelligent.

and mini brains have only about 100,000 neurons

Mini-Gehirne haben nur etwa 100.000 Neuronen,

compared to the 86 billion in a full-sized brain.

verglichen mit 86 Milliarden eines Gehirns voller Größe.

Scientists aren’t likely to grow larger brain organoids anytime soon.

Wissenschaftler werden nicht so bald größere Hirn-Organoide züchten können.

Without blood vessels to feed them,

Ohne Blutgefäße, um sie zu versorgen,

their size is limited to one centimeter at most.

ist ihre Größe auf höchstens einen Zentimeter begrenzt.

Finally, mini brains aren’t able to interact with the outside world.

Abschließend können Mini-Gehirne nicht mit der Außenwelt in Kontakt treten.

We learn by interacting with our environments: receiving inputs

Wir lernen durch Interaktion mit unserer Umwelt,

erhalten Anregungen durch unsere Augen, Ohren und andere Sinnesorgane

through our eyes, ears, and other sensory organs, and reacting in turn.

und reagieren entsprechend.

The complex neural networks that underlie conscious thoughts and actions

Das komplizierte neurale Netzwerk,

das bewussten Gedanken und Handlungen zugrundeliegt,

develop from this feedback loop.

entwickelt sich aus dieser Rückkopplungsschleife.

Without it, the organoids can never form a functional network.

Ohne sie, können die Organoide niemals ein funktionierendes Netzwerk bilden.

There’s nothing quite like the actual human brain,

Es gibt nichts Vergleichbares zum echten menschlichen Gehirn,

but mini brains are an unprecedented tool

aber Mini-Gehirne sind ein beispielloses Mittel,

for studying everything from development to disease.

um alles, von der Entwicklung bis zur Krankheit zu untersuchen.

With luck, these humble organoids can help us discover

Mit etwas Glück können uns einfache Organoide helfen zu entdecken,

what makes the human brain unique,

was das menschliche Gehirn einzigartig macht

and maybe bring us closer to answering the age-old question:

und uns vielleicht der Antwort auf die uralte Frage näher bringen:

what makes us human?

Was macht uns zum Menschen?