Lần đầu tái tạo được mạch não người trong phòng thí nghiệm

Trong công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, nhóm nghiên cứu tại Đại học Nagoya cho biết họ đã sử dụng tế bào gốc đa năng cảm ứng của người để nuôi cấy các mô não thu nhỏ đại diện cho hai vùng quan trọng là vùng đồi thị và vỏ não. 

Sau đó họ hợp nhất hai mô hình này thành một cấu trúc gọi là assembloid, cho phép quan sát cách các vùng não khác nhau kết nối và giao tiếp trong quá trình phát triển. 

Khi hai mô hình được ghép lại, các sợi trục thần kinh từ vùng đồi thị bắt đầu phát triển về phía vỏ não, trong khi các sợi trục từ vỏ não cũng kéo dài ngược trở lại vùng đồi thị, hình thành các khớp thần kinh hai chiều tương tự như trong não người thật. 

Các phân tích cho thấy mô vỏ não khi được kết nối với đồi thị có mức độ trưởng thành cao hơn so với mô vỏ não phát triển đơn lẻ, cho thấy tín hiệu từ đồi thị đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển và tổ chức của mạng lưới vỏ não.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện rằng hoạt động điện sinh học lan truyền từ vùng đồi thị vào vỏ não theo dạng sóng, tạo ra sự đồng bộ trong các mạng lưới thần kinh. Tuy nhiên, hiện tượng này không xảy ra đồng đều ở mọi loại tế bào. 

Hoạt động đồng bộ chủ yếu xuất hiện ở các tế bào thần kinh bó tháp và vỏ não là những tế bào gửi tín hiệu trở lại vùng đồi thị, trong khi các tế bào nội não, vốn không kết nối trực tiếp với đồi thị, hầu như không bị ảnh hưởng. Điều này cho thấy đồi thị không chỉ truyền tín hiệu mà còn chọn lọc và củng cố những mạng lưới thần kinh cụ thể.

Theo các nhà khoa học, phát hiện này giúp làm rõ vai trò trung tâm của vùng đồi thị trong việc định hình các mạch thần kinh của vỏ não người, một quá trình có ý nghĩa then chốt đối với nhận thức, tư duy và tri giác. 

Những rối loạn phát triển thần kinh như rối loạn phổ tự kỷ thường đi kèm với sự hình thành hoặc hoạt động bất thường của các mạch này, nhưng lâu nay việc nghiên cứu trực tiếp ở người bị hạn chế bởi rào cản đạo đức và kỹ thuật.

Việc tái tạo được các mạch não người trong môi trường phòng thí nghiệm vì thế được xem là một bước tiến quan trọng. 

Giáo sư Fumitaka Osakada, trưởng nhóm nghiên cứu, cho rằng cách tiếp cận “kiến tạo” này cho phép các nhà khoa học lần đầu tiên quan sát trực tiếp cách các mạch não hình thành và hoạt động ở người, từ đó có thể hiểu rõ hơn cơ chế sinh học của các rối loạn thần kinh và hướng tới việc phát triển những liệu pháp điều trị chính xác hơn trong tương lai.