What are mini brains? - Madeline Lancaster

Переводчик: Nataliia Pysemska Редактор: Yekaterina Jussupova

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

Это скопление клеток размером с ластик карандаша называется мозговой органоид —

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

совокупность выращенных в лаборатории нейронов и другой мозговой ткани,

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

с помощью которой учёные исследуют мозг человека.

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

Органоид можно вырастить из образца клеток вашей кожи.

Why would we need such a thing?

Зачем же он нам нужен?

Neuroscientists face a challenge:

Дело в том, что толстый череп

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

и слои защищающих человеческий мозг тканей

the human brain is extremely difficult to observe in action.

мешают учёным наблюдать за его работой.

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

Столетиями они пытались изучить мозг, производя вскрытия,

animal models,

исследуя животных,

and, in recent years, imaging techniques.

а в последние годы также прибегали к визуализации.

We’ve learned a lot through all these methods,

Эти способы дали нам многое,

but they have limitations.

однако у всех них есть ограничения.

Conditions like Alzheimer’s and schizophrenia,

Например, болезнь Альцгеймера, шизофрения

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

и воздействие на мозг вируса Зика

continue to hide beyond our view, and our understanding.

всё еще остаются для нас загадкой.

Enter brain organoids, which function like human brains

Мозговые органоиды функционируют так же, как человеческий мозг,

but aren’t part of an organism.

но не являются частью организма.

Each one comes from an undifferentiated stem cell,

Каждый из них выращен из стволовых клеток —

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

незрелых клеток, которые могут развиться в любой вид ткани тела,

from bone to brain.

от костей до мозга.

Scientists can make undifferentiated stem cells from skin cells.

Учёные могут создать незрелые стволовые клетки из клеток кожи.

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

Они берут образец кожи человека в конкретном состоянии

and generate brain organoids from that person.

и создают его мозговой органоид.

The hardest part of growing a brain organoid,

Несколько лет учёные бились над самым сложным этапом

which stumped scientists for years,

выращивания мозгового органоида —

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

вычислением идеального баланса сахара, протеинов, витаминов и минералов,

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

под воздействием которых стволовые клетки развились бы в нейронную структуру.

That was only discovered recently, in 2013.

Этот баланс вывели недавно, в 2013 году.

The rest of the process is surprisingly easy.

Дальнейший процесс был на удивление прост.

A neural stem cell essentially grows itself,

Нейронная стволовая клетка, по существу, растёт самостоятельно,

similar to how a seed grows into a plant,

подобно цветку,

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

ей лишь нужны аналоги почвы, воды и солнечного света.

A special gel to simulate embryonic tissue,

Специальный гель для имитации эмбриональной ткани,

a warm incubator set at body temperature,

инкубатор с температурой человеческого тела

and a bit of motion to mimic blood flow.

и немного движения, имитирующего кровоток.

The stem cell grows into a very small version

Стволовая клетка в сочетании с нейронами,

of an early-developing human brain,

которые образуют связи и создают упрощённую нервную систему,

complete with neurons that can connect to one another

превращается в уменьшенную копию

and make simplified neural networks.

человеческого мозга на ранней стадии развития.

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

Мини-мозг растёт и проходит те же стадии развития, что и мозг зародыша.

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

Наблюдая за этим процессом, можно узнать, как развиваются наши нейроны

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

и почему в коре головного мозга человека, ответственной за логику, мышление

the part responsible for higher cognition like logic and reasoning,

и другие когнитивные процессы, гораздо больше нейронов,

than other species.

чем у других существ.

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

Выращивание мозгов, даже крошечных, в лабораторных условиях

raises ethical questions, like:

поднимает множество этических вопросов:

Can they think for themselves, or develop consciousness?

«Могут ли они мыслить или развивать самосознание?»

And the answer is no, for several reasons.

Ответ на этот вопрос — нет. На то есть несколько причин.

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

Мозговой органоид состоит из тех же типов тканей, что и наш мозг,

but isn’t organized the same way.

однако работают они по-разному.

The organoid is similar to an airplane

Органоид можно сравнить с самолётом,

that’s been taken apart and reassembled at random;

который разобрали и собрали наугад;

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

мы по-прежнему можем изучать крылья, двигатель и другие детали,

but the plane could never fly.

но такой самолёт никогда не взлетит.

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

По тому же принципу с помощью органоида мы изучаем разные ткани мозга,

but can’t think.

но мыслить этот мозг не может.

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

Но даже если бы мини-мозг работал так же, как и настоящий,

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

он не смог бы мыслить или развивать самосознание.

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

Размер мозга играет основополагающую роль в уровне его развития,

and mini brains have only about 100,000 neurons

а у мини-мозга есть лишь 100 000 нейронов,

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

в сравнении с 86 миллиардами в обычном мозге.

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

Учёные вряд ли начнут выращивать более крупный мозг в ближайшее время.

Without blood vessels to feed them,

Без питающих их кровеносных сосудов

their size is limited to one centimeter at most.

размер органоидов не может превышать одного сантиметра.

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

Также, мини-мозги не могут взаимодействовать с окружающим миром.

We learn by interacting with our environments: receiving inputs

Мы обучаемся посредством взаимодействия с окружающей средой: принимаем сигналы

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

через глаза, уши и другие органы восприятия и вырабатываем реакцию.

The complex neural networks that underlie conscious thoughts and actions

Сложные нейронные связи, лежащие в основе сознательных мыслей и действий,

develop from this feedback loop.

развиваются вследствие ответной реакции.

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

Без этого органоиды никогда не создадут функциональную связь.

There’s nothing quite like the actual human brain,

В природе не существует точных аналогов человеческого мозга,

but mini brains are an unprecedented tool

но мини-мозг — беспрецедентный инструмент,

for studying everything from development to disease.

с помощью которого мы изучаем всё, от развития до заболеваний.

With luck, these humble organoids can help us discover

Если повезёт, эти скромные органоиды помогут нам

what makes the human brain unique,

раскрыть секрет уникальности нашего мозга

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

и, возможно, приблизить к ответу на извечный вопрос:

what makes us human?

«Что делает нас людьми?»