Пуголовки-кіборги допоможуть вивчати розвиток мозку та його захворювань

Біологи створили пуголовків зі вживленими в мозок мікроелектродами для дослідження того, як нервові клітини утворюють окремі ділянки мозку. Для цього науковці використали біосумісний полімер, у який помістили надтонкі провідні волокна, що вловлювали сигнали з мозку. Вивчення мозку за допомогою такого методу допоможе зрозуміти появу розладів аутистичного спектра, психічних розладів і нейродегенеративних захворювань, які спричинені порушенням передачі сигналів у мозку чи структури самих нейронів. Дослідження опублікували в журналі Nature.

Пофарбований флуоресцентними барвниками пуголовок з електродами в мозку. Hao Sheng et al., 2025, Jia Liu Lab / Harvard SEAS

Що дізналися про мозок завдяки пуголовкам-кіборгам?

Науковці нанесли полімер з мікроелектродами на нервову пластину — групу клітин в ембріоні, з яких пізніше формується мозок. Коли мозок пуголовків гладенької шпоркової жаби (Xenopus laevis) ріс, цей полімер розтягувався, вбудовуючись між нейронами. Дослідження структури мозку, активності генів і поведінки пуголовків показало, що введення такого полімеру не нашкодило роботі мозку, а один пуголовок навіть доріс до повноцінної жаби.

Пуголовок з електродами в мозку на різних стадіях розвитку. Sheng et al. / Nature, 2025

Активність мозку пуголовків змінювалася в процесі його розвитку: спершу сигнали розподілялися по всіх нервових клітинах рівномірно, а потім почали локалізуватися в окремих ділянках, які відповідальні за якусь функцію. У дослідженні на аксолотлях науковцям вдалося зафіксувати активність нейронів у відповідь на ампутацію хвоста та навіть простимулювати відрощування цього хвоста за допомогою електричних сигналів до мозку. Таким чином вони підтвердили попереднє припущення про те, що сигнали з мозку впливають на регенерацію.

Надалі науковці планують провести випробування свого методу на пацюках. Їхній мозок більш подібний на людський, ніж в амфібій, але отримувати сигнали з нього під час ембріонального розвитку буде важче, бо він відбувається в утробі матері.

Для чого досліджують ембріональний розвиток тварин

🐟 Досліджуючи розвиток ембріонів рибок даніо-реріо, науковці створили атлас зі 120 тисяч клітин хребетних. Його зможуть використати для вивчення вроджених хвороб.

🫀 За допомогою флуоресцентної мікроскопії науковці зафільмували процес формування серця в мишачого ембріона, що дозволить вивчати патології серця.

🩸 Жовтковий мішок, наявний в ембріонах людини, виявився багатофункціональним: він підтримує обмін речовин, кровотворення плода й згортання крові.

🧠 Генетичне дослідження 17-денного людського ембріона показало, що кровоносна система в людей формується раніше, ніж у мишей, а нервова — пізніше, ніж вважали науковці.