В пробирке создан мини-мозг с зачатками всех отделов... и он почти научился думать

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса разработали первый в своём роде миниатюрный органоид, моделирующий практически весь человеческий мозг. Речь идёт не просто о системе нейронов с элементами активности, а о многокомпонентной структуре, в которой объединены зачатки различных отделов и сформированы базовые элементы сосудистой системы. Эта модель получила название MRBO — multi-region brain organoid, то есть органоид многозонального мозга .

В отличие от большинства существующих образцов, ограничивающихся отдельными зонами, такими как кора или мозжечок, MRBO воспроизводит зачатки пространственной и функциональной организации, характерной для ранних стадий развития мозга. Хотя его размер значительно меньше настоящего органа — около 6–7 миллионов нейронов против десятков миллиардов у взрослого человека — модель демонстрирует поразительное соответствие мозгу эмбриона на 40-й день гестации.

Работа проходила поэтапно: сначала учёные выращивали нейроны из различных областей мозга и примитивные сосудистые элементы в отдельных культурах. Затем с помощью белков-адгезивов они объединили эти компоненты, что позволило клеткам сформировать единую систему. После слияния ткани начали взаимодействовать — возникла координированная электрическая активность, указывающая на появление функциональной нейросети.

В процессе анализа было установлено, что в структуре MRBO присутствует около 80% типов клеток, обычно встречающихся в раннем мозге человека. Кроме того, были зафиксированы признаки формирования гематоэнцефалического барьера — специализированного слоя, который отделяет нервную ткань от кровеносного русла и регулирует транспорт веществ в мозг.

По словам руководителя проекта, доцента кафедры биомедицинской инженерии Энни Катхурии, новая платформа предоставляет уникальные возможности для изучения нейропсихиатрических расстройств. Так как MRBO формируется из человеческих клеток, он точнее воспроизводит процессы, происходящие в мозге при патологиях, чем традиционные модели на животных. Это позволяет наблюдать развитие нарушений в реальном времени и оценивать воздействие терапевтических подходов ещё до появления клинической симптоматики.

Такая полнота особенно актуальна при изучении расстройств, поражающих весь мозг, включая шизофрению, аутизм и болезнь Альцгеймера . Локализованные модели неспособны отразить системные изменения, в то время как MRBO позволяет исследовать целостную динамику патогенеза и определять наиболее уязвимые точки вмешательства.

Одно из ключевых применений MRBO связано с тестированием лекарственных препаратов . Сейчас до 90% кандидатов не проходят клинические испытания, а в нейропсихофармакологии этот показатель достигает 96%. Причиной часто становится несоответствие между животными моделями и человеческой физиологией.

MRBO можно применять для оценки не только токсичности, но и эффективности препаратов: отслеживать реакции нейронных цепей, динамику межрегиональных связей и восстановление нарушенных функций. Это открывает путь к более надёжной предклинической оценке, где отклонения фиксируются на клеточном уровне.

Хотя MRBO не обладает сознанием и не является мыслящей системой, его архитектура уже включает элементы, демонстрирующие функциональные зачатки. Ранее созданные органоиды выполняли простейшие когнитивные действия, такие как запоминание или элементарное обучение. В отдельных случаях они даже показывали способность играть в примитивные игры вроде Pong, что приближает их к моделям, способным воспроизводить нейронную функциональность.

Катхурия подчёркивает: невозможно проводить прямые эксперименты на мозге человека, особенно в период активного развития или при наличии нарушений. Но можно изучать патологические процессы в органоидах, созданных из собственных клеток пациента.