Нейробот и следующий шаг в самоорганизующейся биологии.

Используя клетки лягушек, ученые создали нейророботов, показав, как нервная система самоорганизуется и влияет на поведение живых организмов.

На окрашенной модели нейробота видны реснитчатые клетки по периметру и нервные волокна в центре. (Источник: Advanced Science)

Новое исследование, опубликованное в немецком журнале Advanced Science, показывает, что ученые делают еще один шаг в понимании того, как биология создает функциональные живые структуры. В центре внимания исследования — нейророботы, микроскопические биороботы, созданные из клеток лягушки и включающие в себя нейроны. Они разработаны на основе ксеноботиков, более ранней версии биороботов, в которых отсутствовали нейронные компоненты.

Таким образом, в 2020 году исследователи из Университета Тафтса (США) создали ксеноботеров, используя клетки лягушек. Это микроскопические живые структуры, способные передвигаться в воде, самовосстанавливаться и даже собирать отдельные клетки для образования новых ксеноботеров. Опираясь на этот опыт, исследовательская группа из Университета Тафтса и Института Висса (США) продолжила эксперименты по введению нейронов в эти структуры, чтобы посмотреть, что произойдет. Новая версия называется нейроботом.

Исследовательская группа заявила, что это часть более масштабного исследования, направленного на понимание того, как группы клеток могут самоорганизовываться в сложные структуры в неблагоприятных условиях. Полученные данные могут быть полезны в синтетической биологии и регенеративной медицине.

Для создания ксеноботиков ученые использовали клетки, взятые из ранних эмбрионов африканской когтистой лягушки Xenopus laevis. Когда клетки-предшественники кожи были отделены и помещены в чашку Петри, они спонтанно собирались в небольшие круглые волосистые структуры, способные плавать в воде. Эти структуры полностью биогенного происхождения, не требуют каркаса или генетической модификации, способны к самовосстановлению и могут выживать около 9-10 дней благодаря питательным веществам, хранящимся в исходных эмбриональных клетках.

С помощью нейророботов исследовательская группа имплантировала кластеры нейронных клеток-предшественников в центр биороботов в процессе их формирования. Затем эти клетки созревали, развивая аксоны и дендриты. Микроскопическое наблюдение показало, что нейророботы сформировали ключевые элементы естественной нервной системы. Исследователи также подтвердили, что эти клетки могут функционировать в составе простых нейронных сетей.

По сравнению с биороботами без нейронов, нейророботы, как правило, крупнее и вытянутее, демонстрируя более сложные модели движений. При воздействии препарата, влияющего на активность мозга, нейророботы также изменяют свои движения иначе, чем обычные биороботы. Это говорит о том, что вновь сформированная нейронная сеть не только существует структурно, но и непосредственно участвует в формировании поведения.

Еще одним примечательным открытием стала неожиданная генная активность внутри нейроробота, включая гены, связанные с обработкой визуальной информации и светочувствительными клетками. На основании этого ученые предполагают, что нейророботы в будущем смогут реагировать на свет. Хотя это исследование находится еще на ранней стадии, оно постепенно изучает, как живые клетки могут организовываться в функциональные структуры, открывая новые возможности в биотехнологии.

Источник: https://baoquocte.vn/neurobot-va-buoc-tien-moi-cua-sinh-hoc-tu-to-chuc-385273.html