Laboratórne pestované mini-mozgy sa naučili balansovať virtuálnu tyč, čím vedci z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz prvýkrát preukázali, že mozgové organoidy dokážu spracovávať informácie v reálnom čase a cielene sa učiť. Výsledky zverejnili v časopise Cell Reports.
Tím výskumníkov použil takzvaný cart-pole test, inžiniersku úlohu bežnú v robotike a umelej inteligencii. Princíp testu je pomerne jednoduchý, a to udržať tyč vzpriamenú na pohyblivom vozíku. Podobný problém riešil každý jeden z nás v čase, keď sme sa učili stát a chodiť. Na rozdiel od organoidov však majú ľudia veľkú výhodu, ktorou je špeciálny „senzor,“ na detekciu rovnováhy – vnútorné ucho.
Z päť na 46 percent
Napriek tomu sa mini-mozgy zlepšovali. Vedci ich stimulovali elektrickými signálmi, ktoré riadil algoritmus posilňovaného učenia, a úspešnosť organoidov v balansovaní postupne stúpla zo 4,5 percenta na 46 percent. Podľa vedúceho autora štúdie Asha Robbinsa fungoval algoritmus ako tréner.
Výsledok ukazuje, že mozgové organoidy sú schopné učenia orientovaného na cieľ. Proces pripomína spôsob, akým batoľa metodicky skúša a opravuje pohyby, kým sa nakoniec nenaučí chodiť.
Skutočné neuróny
Samotné organoidy sú trojrozmerné bunkové kultúry vytvorené z kmeňových buniek, ktoré obsahujú skutočné neuróny. Prvý takýto mini-mozog vypestoval v roku 2013 tím vedený Madeline Lancasterovou. Odvtedy ich vedci používajú na štúdium vývoja mozgu, modelovanie neurologických chorôb a testovanie liekov pred klinickými skúškami na ľuďoch.
Experiment z UC Santa Cruz však posúva ich využitie do novej roviny, pretože organoidy v ňom aktívne reagovali na spätnú väzbu a prispôsobovali svoje správanie.
Cesta od morských hubiek
Celý výskum organoidov stojí na objavoch starých viac ako storočie. Americký biológ Henry Van Peters Wilson v roku 1907 zistil, že morské hubky sa po rozdelení buniek cez jemné sito dokážu znovu poskladať do živého organizmu. Bunky teda obsahovali akýsi vnútorný plán na budovanie zložitých mnohobunkových štruktúr.
Nasledujúce desaťročia výskumu viedli k izolácii pluripotentných kmeňových buniek, najprv z myších embryí v roku 1981, potom z ľudských v roku 1998. Tieto „materské bunky“ sa dokážu deliť neobmedzene a premeniť na akýkoľvek typ bunky v tele.
