A biológiai tudományok történetében, pontosabban az agykutatás területén mostanáig az volt a bevett gyakorlat, hogy kísérleti állatok agyait használták a szerv megfigyelésére. Merthogy etikai okokból kifolyólag emberi agyon ugyanezt nem tehették meg. Kutatók egy csoportja az elmúlt évek során azonban megtalálta a módját az emberi szervvel megegyező sejtcsomók növesztésére, ami jobb alternatívát nyújthat a megfigyelésekhez az állatkísérletekkel szemben.

Az úgynevezett organoidok pluripozens őssejteket használnak növekedésükhöz, és lényegében bármilyen típusú emberi sejtté kifejlődhetnek. A pluripozens őssejt csökkent potenciával rendelkező őssejt, mely nem képes extraembrionális szövet létrehozására, ellenben mindhárom csíralemez kialakítására és ivarsejtek képzésére egyaránt alkalmas. Ilyen például az embrionális-őssejt. A kutatók ezért meghatározott gyógyszereket, illetve növekedési faktorokat alkalmaztak, ezáltal pontosan azt a szervet kapták, amit eredetileg szerettek volna. Kezdetleges kísérleteik után megkezdték az agy, illetve más idegszövet kialakítását (ehhez el kellett érniük, hogy az organoidok előaggyá fejlődjenek), melyek jóval tovább életben maradtak a kezdetben kreált szervekhez képest, így a szakértők még többet megtudhattak az agy fejlődéséről.

Az organoidok az előagy gömb alakú, önállóan szerveződő szerkezetei, ami magában foglalja az epithalamust, a thalamust, a subthalamust és a hypothalamust. Vagyis az emberi agy mindazon részeit, melyek kulcsfontosságú szerepet játszanak a kognitív, szenzoros feldolgozásnál, illetve a motorikus funkciónál. Munkájuk során a kutatóknak sikerült az organoidok élettartamát majdnem háromszáz napra növelni, ami elegendő időt biztosít számukra a komplexebb vizsgálatok elvégzéséhez is. Egyúttal azt remélik, hogy a jövőben az agyi rendellenességeket is jobban megismerhetik, sőt idővel talán megakadályozhatják kialakulásukat.

A kísérlet szkeptikusai ugyanakkor már kevésbé bizakodóak, szerintük ugyanis az eset számos dilemmát felvet: példának okáért, mennyivel etikusabb ez a fajta módszer az emberi agyon történő kísérletezéshez képest? Elvégre mi történik, ha a próbálkozások előbb-utóbb egy élő, öntudattal bíró mesterséges agy kifejlesztéséhez vezetnek? A Stanford Egyetem munkatársai szerint azonban ettől felesleges tartani, hiszen az általuk alkotott sejtcsomók korántsem olyan komplexek, mint maga az emberi agy.

A mesterséges agy ötlete régóta lóg a levegőben

Egészen konkrétan 2011 óta, amikor is felreppentek az első hírek kaliforniai tudósokról, akik karbon nanocsövekkel lemásolták az idegsejteket összekötő szinapszisok működését; szén nanocsövekkel elektromos áramköröket készítettek, melyek már az első teszteken sikereseknek bizonyultak, mivel pontosan utánozták a szinapszisok viselkedését.

Az emberi idegrendszer milliónyi idegsejtet tartalmaz, melyek több ezer szinapszissal kapcsolódnak egymáshoz. A szinapszisok kialakulása az idegsejtek találkozásánál történik, segítségükkel az ingerületek könnyen terjednek egyik sejtről a másikra. Két fajtája, nevezetesen kémiai és elektromos létezik: előbbinél a kémiai anyagok közvetítő szerepet játszanak az ingerület továbbadásakor, míg az elektromosnál a szorosan elhelyezkedő sejtek közti ioncsatornák segítik az ingerületi állapot továbbítását. Utóbbi jellemző a gerinctelenekre, illetve a kisebb gerincesekre.

"Mindez csupán az első szükséges lépés kérdésünk megválaszolásához, miszerint lehetséges-e olyan áramkört készíteni, ami neuronként viselkedhet? A következő lépés viszont már sokkal komplexebb: hogyan tudnánk összefűzni ezeket az áramköröket úgy, hogy azok végül utánozzák az agy funkcióit? " - mondja Alice Parker professzor, a kutatócsoport vezetője.

A professzor 2006 óta foglalkozik a mesterséges agy kifejlesztésével, és szerint a következő problémát az idegsejtek plaszticitása, vagyis képlékenysége jelenti. Hiszen ahogy egykor Szent-Györgyi Albert írta,

"az ember nem szarvakat növesztett vagy mérget termel, hanem az agyával alkalmazkodik a megváltozott környezetből érkező külső ingerekre az egész élete során, és ezt áramkörökkel pótolni nyilvánvalóan hatalmas feladat."

Tíz évet jósoltak a mesterséges agy megszületésének

Henry Markram, a Brain Mind Institute vezetője a 2009-es TED Global konferencián mutatta be 2005-ben indult Blue Brain nevű projektjét, melyben az emlősök laboratóriumi adatai alapján megpróbálták számítógépes modelleken szimulálni agyuk működését. Markram elképzelése szerint a mesterséges agy a jövőben sokat segítene a tudósoknak az agy és a mentális betegségek pontosabb megismerésében. Markram és csapata korábban már sikeresen szimulálták egy patkány agykérgi oszlopainak - az agykéreg neuroncsoportjai - működését, ám a patkány agya jóval egyszerűbb felépítésű az emberi agyhoz képest, így az eredmények sem tekinthetők teljesen relevánsnak. Ráadásul ez a fajta megvalósítás óriási teljesítményt igényelt: minden idegsejtnek körülbelül egy PC számítási erejére van szüksége, de a számítógépek gyors fejlődése miatt előbb-utóbb a százmilliárdos nagyságrend szimulálása is gyerekjáték lehet. Markram akkor azt jósolta, tíz éven belül elkészülhet az első mesterséges agy.

(Fotó: Needpix, Pixabay)