Các nhà khoa học tại Đại học Tokyo lần đầu tiên đã kết hợp các mô hình phát triển của bộ não con người bằng cách sử dụng các quá trình thần kinh dài. Theo như bài báo, được phát hành trên tạp chí Nature Communications, điều này dẫn đến hoạt động thần kinh đồng bộ, gợi nhớ đến sự tương tác giữa hai vùng não.
Bộ não con người hoạt động tổng thể nhờ vào các kết nối thần kinh chức năng giữa các khu vực khác nhau. Những kết nối này được hình thành bởi các sợi trục – các quá trình dài của tế bào thần kinh trải dài từ vùng này sang vùng khác. Kết quả là các phân đoạn não hoạt động đồng bộ và thực hiện các chức năng bậc cao hơn. Rối loạn chức năng và dị tật của các kết nối liên vùng góp phần vào sự phát triển của các bệnh tâm thần kinh khác nhau, bao gồm rối loạn phổ tự kỷ, tâm thần phân liệt và động kinh.
Để mô hình hóa mối liên hệ này, các nhà khoa học đã nuôi cấy hai cơ quan não trong ống nghiệm – nuôi cấy mô não ba chiều. Các tế bào thần kinh trong các cơ quan não biểu hiện hoạt động thần kinh tự phát tương tự như hoạt động trong não trẻ sơ sinh còn nguyên vẹn.
Hầu hết các cơ quan này mô hình hóa và tái tạo chỉ một số khu vực nhất định của não và các sợi trục trong chúng không thể tạo thành các bó có thể kết nối hai cơ quan riêng biệt. Để khắc phục hạn chế này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một con chip sinh học chứa hai mô thần kinh nuôi cấy ba chiều và các kênh nơi các sợi trục chạy để kết nối cả hai bào quan.
Hóa ra các chất hữu cơ được kết nối với nhau bằng các bó sợi trục biểu hiện hoạt động phức tạp hơn các chất hữu cơ đơn lẻ hoặc những chất được kết nối bằng các phương pháp đã được sử dụng trước đó. Khi nhóm nghiên cứu kích thích các bó sợi trục bằng kỹ thuật quang di truyền, hoạt động của các bào quan cũng thay đổi tương ứng và những thay đổi này kéo dài một thời gian.
Vì vậy, các bó sợi trục rất cần thiết cho sự phát triển của mạng lưới thần kinh phức tạp. Khả năng phát triển chúng sẽ cải thiện nghiên cứu nhằm tìm hiểu các tình trạng thần kinh và tâm thần khác nhau.
