Жизнь полна шаблонов. Это общие для живых существ, чтобы создать повторяющийся ряд сходных признаков, как они растут: думаю, что из перьев, которые слегка различаются по длине на крыло птицы или короче или длиннее лепестков на Розу.
Оказывается, мозг ничем не отличается. Благодаря использованию современной микроскопии и математического моделирования, Стэнфорд исследователи обнаружили закономерность, которая регулирует рост клеток мозга или нейронов. Аналогичные правила могли бы направлять на развитие других клеток в организме, и их понимание может иметь важное значение для успешного биоинженерии искусственных тканей и органов.
Их исследование, опубликованное в физике природы, основывается на том, что мозг содержит множество различных типов нейронов и что это займет несколько типов, работающих совместно для выполнения любых задач. Исследователи хотели выявить невидимые структуры роста, которые дают право виды нейронов, чтобы организовать себя в нужное место, чтобы построить мозг.
«Как делать клетки с дополнительными функциями выстраиваются для построения функционирующей ткани?», сказал соавтор исследования Бо Ван, доцент кафедры биоинженерии. «Мы решили ответить на этот вопрос, изучая мозг, поскольку было принято считать, что мозг слишком сложен для простой выкройке правило. Мы удивили самих себя, когда мы обнаружили, что не было, в самом деле, такое правило».
Мозг они выбрали для изучения принадлежал планарии, миллиметра-длинных плоских червей, которые могут отращивать новые головы каждый раз после ампутации. Во-первых, Ван и Маргарита Харитон, аспиранта в его лаборатории, используемые флюоресцентных красителей для обозначения различных типов нейронов в червя. Затем они использовали высокого разрешения микроскопы для захвата изображений всего головного мозга — светящиеся нейроны и все … и проанализированы модели, чтобы увидеть, если они могли извлечь из их математических правил, определяющих их строительства.
То, что они обнаружили, что каждый нейрон окружен примерно с десяток соседей, похожими на себя, но перемежаются среди них и другие виды нейронов. Это уникальное расположение означает, что ни один нейрон находится на одном уровне с его близнец, пока все еще позволяющ разные виды дополнительных нейронов, чтобы быть достаточно близко, чтобы работать вместе, чтобы завершить задачу.
Исследователи обнаружили, что эта картина повторяется снова и снова через весь червь головного мозга в виде непрерывной нейронной сети. Исследование соавторы Цзянь Цинь, доцент кафедры химической инженерии, и postdoctoral исследователь Сиань Гонконг разработали вычислительную модель, чтобы показать, что эта сложная система функциональных районов связана с тенденцией нейронов собираться вместе как можно ближе, не будучи слишком близко с другими нейронами того же типа.
В то время как нейрофизиологи, возможно, когда-нибудь адаптировать эту методику для изучения нейронные модели в человеческий мозг, Стэнфорд исследователи считают метод может быть с большей пользой применены в новой области тканевой инженерии.
Основная идея проста: тканевые инженеры надеются индуцировать стволовые клетки, мощные универсальные клетки, из которых все типы клеток получают, растут в различных специализированных клеток, которые формируют печень, почки или сердце. Но ученым нужно устраивать эти разнообразные клетки в правильные узоры, если они хотят, чтобы сердцу биться.
«Вопрос о том, как организмы растут в формы, которые выполняют полезные функции, очаровал ученых в течение столетий,» сказал Ван. «В наш век высоких технологий, мы не ограничены в понимании этих закономерностей роста на клеточном уровне, но и сможете найти способы, чтобы внедрить эти правила для биоинженерии приложений».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!