Les scientifiques essaient de créer le cerveau des humains et d'autres animaux aussi près que possible du présent. Ceci est important pour les expériences, la transplantation d'organes et l'étude des maladies. Il est possible que dans un proche avenir, il soit possible de cultiver des échantillons avec conscience dans des tubes à essai.
Porcs sans tête
En avril 2018, la revue Nature a publié une lettre ouverte de 17 neurophysiologistes de premier plan dans le monde appelant au développement de règles et de restrictions pour les expériences avec des tissus nerveux artificiellement cultivés, car très bientôt, il sera possible de recréer non seulement les structures, mais aussi les fonctions du cerveau. En d'autres termes, il est très probable que certains échantillons de laboratoire soient sur le point de montrer des signes de conscience, et vous devez vous y préparer. En fait, c'était une réponse à un rapport de scientifiques de l'Université de Yale selon lequel ils ont gardé le cerveau du porc, séparé du corps, en vie pendant 36 heures. Un système de pompe chauffée BrainEx spécialement conçu et un substitut sanguin synthétique ont été utilisés pour rétablir la circulation sanguine dans le cerveau de plus d'une centaine d'animaux quatre heures après leur décapitation. Dans les cerveaux ainsi réanimés, des milliards de cellules nerveuses vivantes et efficaces ont été découvertes. Cependant, il n'y avait aucune activité électrique - cela a été montré par un électroencéphalogramme. Par conséquent, les scientifiques ont conclu que le cerveau est vivant, mais qu'il est dans le coma, ce qui signifie qu'il n'y a pas de conscience. Selon les auteurs des travaux, les cerveaux de porc revitalisés peuvent en outre servir de matériel pour tester de nouveaux médicaments contre le cancer ou la maladie d'Alzheimer. De plus, techniquement, cette découverte peut être considérée comme un moyen de maintenir un organe en vie pour une transplantation ultérieure ou de faire travailler un cerveau cultivé dans un laboratoire. Selon les auteurs des travaux, les cerveaux de porc revitalisés peuvent en outre servir de matériel pour tester de nouveaux médicaments contre le cancer ou la maladie d'Alzheimer. De plus, techniquement, cette découverte peut être considérée comme un moyen de maintenir un organe en vie pour une transplantation ultérieure ou de faire travailler un cerveau cultivé dans un laboratoire. Selon les auteurs des travaux, les cerveaux de porc revitalisés peuvent en outre servir de matériel pour tester de nouveaux médicaments contre le cancer ou la maladie d'Alzheimer. De plus, techniquement, cette découverte peut être considérée comme un moyen de maintenir un organe en vie pour une transplantation ultérieure ou de faire travailler un cerveau cultivé dans un laboratoire.
Cerveaux dans un tube à essai
Ce problème a été traité de près depuis le milieu des années 2000, lorsque les biologistes japonais ont constamment développé le cortex cérébral, l'hypophyse et la coupe optique - l'excroissance de la paroi du diencéphale chez l'embryon de mammifères. Les cellules souches ont été utilisées partout comme matériaux de construction. En 2012, des scientifiques américains ont obtenu en laboratoire un cerveau antérieur avec cortex dont le stade de développement correspondait au cerveau d'un embryon humain à la fin du premier trimestre de grossesse. Les experts de l'Université de Stanford sont allés plus loin et ont créé trois ans plus tard de petites bosses qui imitent le cerveau d'un nouveau-né immédiatement après la naissance. Dans le même temps, des chercheurs de l'Université de l'Ohio ont développé un cerveau humain à part entière à partir de cellules souches, correspondant au niveau d'un embryon de cinq semaines. Selon les auteurs de l'expérience,reproduit presque complètement toutes les zones principales du cerveau, mais le système vasculaire fait défaut. Par conséquent, il ne pouvait plus se développer et fonctionner.
Petit mais distant
Les cerveaux des éprouvettes sont encore très petits. Par exemple, les dimensions des échantillons de Stanford ne sont que de trois à quatre millimètres. L'orgue fabriqué dans l'Ohio n'est pas plus gros qu'une gomme sur la pointe d'un crayon.
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La raison principale de la diminution est le manque d'oxygène et de nutriments que le système vasculaire délivre aux organes internes. Les cerveaux artificiels ne disposent pas d'un tel système, et le seul moyen possible pour les molécules des substances nécessaires de pénétrer est à travers les tissus.
De plus, la solution nutritive dans laquelle les cerveaux sont cultivés n'est pas capable de reproduire pleinement le microenvironnement spécifique dans lequel le cerveau humain grandit et se développe. Ceci, à son tour, limite l'accès des molécules de signalisation qui transmettent des signaux, ou stimuli, d'une cellule à l'autre. Dans un organisme vivant, les perturbations de la transmission du signal conduisent au développement de cancers, de maladies auto-immunes et de diabète, chez les artificiels - à une limitation de taille.
Cerveau de Néandertal
L'une des solutions possibles est la création d'animaux chimères, c'est-à-dire la transplantation des parties développées du cerveau humain à une sorte d'animal de laboratoire. Les premières expériences ont été réalisées sur des souris. En 2015, des spécialistes du Salk Institute for Biological Research (USA) ont annoncé avoir transplanté des organites cultivés dans un tube à essai dans le cerveau de rongeurs et réussi à les connecter au système circulatoire des animaux. Après trois mois, 80% des souris ont subi une greffe de tissu neuronal artificiel. Certes, comme le notent les auteurs du travail, les rongeurs opérés ne sont pas devenus plus intelligents: leur comportement ne diffère pas de l'habituel. Les scientifiques pensent qu'une telle recherche révolutionnera la médecine régénérative et permettra l'implantation de cellules cultivées chez l'homme. Si les expériences réussissent, il sera possible de transplanter tous les organites créés dans un tube à essai - y compris ceux de Néandertal. Il n'y a pas si longtemps, les biologistes américains ont obtenu le cerveau d'un Néandertalien en laboratoire. Pour cela, une mutation caractéristique du génome des peuples anciens a été introduite dans l'ADN des cellules souches. Une mutation a radicalement changé la structure des connexions neuronales et même la forme des organites.
Les neurones du tissu nerveux néandertalien ont migré plus rapidement et ont formé moins de synapses que le cerveau humain. Selon les auteurs de l'étude, c'est similaire à ce qui se passe dans les organites fabriqués à partir de cellules autistiques. Mais le tissu neuronal artificiel lui-même en dit peu sur le fonctionnement du cerveau adulte - et c'est ce qui intéresse particulièrement les scientifiques.
Pour comprendre tous les processus qui se déroulent dans le cerveau de Néandertal, vous devez y fixer une activité électrique, ce qui indique la conscience. Et ici, les scientifiques entreront dans la zone grise, dont les auteurs de la lettre d'avril ont mis en garde. Ils auront un merveilleux modèle expérimental qui aidera à répondre à de nombreuses questions, mais ce modèle ressentira tout et comprendra probablement.
Alfiya Enikeeva
