Клеточные модели мозга помогли изучить действие общего наркоза
Учёные Широкого центра исследования стволовых клеток UCLA впервые продемонстрировали, что трёхмерные модели человеческого мозга из стволовых клеток — «ассемблоиды» — способны воспроизводить электрические изменения, характерные для общей анестезии. Работа опубликована в British Journal of Anaesthesia 1 октября 2026 года и описана на medicalxpress.com.
«Что делает ассемблоиды мозга такими мощными — это то, что вы строите схему с нуля и решаете, что в неё входит», — говорит соавтор Адам Токер. — «Поскольку мы строим это сами, у нас есть реальный шанс понять, что формирует мозговую активность, которую мы наблюдаем у пациентов под анестезией».
Что такое ассемблоиды и как они устроены
Ассемблоиды — это трёхмерные лабораторные модели нейронных схем, созданные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) человека. В отличие от плоских клеточных культур, они формируют пространственную организацию, близкую к тканевой архитектуре мозга.
В данном исследовании команда использовала ассемблоиды из трёх типов клеток:
- возбуждающие нейроны — передают сигналы;
- тормозные нейроны — сдерживают активность;
- глиальные клетки — выполняют вспомогательные функции.
Предварительно выращенные корковые органоиды (с возбуждающими и глиальными клетками) впоследствии объединяли с органоидами, продуцирующими тормозные нейроны, создавая ассемблоиды. Именно эта комбинация стала основой для регистрации электрофизиологических сигналов.
Что происходит при воздействии пропофола
Пропофол — наиболее часто применяемый анестетик при внутривенном введении. Его ключевой мишенью являются ГАМК-А-рецепторы (тормозные рецепторы нейронов). При связывании с этими рецепторами пропофол усиливает тормозную нейропередачу.
В клинике пропофол вызывает два характерных ЭЭГ-признака одновременно:
- синхронные медленные волны большой амплитуды на ЭЭГ — широко разлитые волны по всей коре;
- снижение спонтанной активности отдельных нейронов.
Звучит как противоречие: как нейроны могут «молчать», а сеть при этом «шуметь»? Но именно это сочетание — один из ключевых признаков наркоза: кора «синхронизируется» в замедленном ритме.
Воздействие пропофола на ассемблоиды воспроизвело оба признака. Ассемблоиды развивали широкие медленные синхронизированные волны — именно те, которые характерны для состояния наркоза, — даже при одновременном снижении активности отдельных нейронов.
Разрешение давнего спора: таламус необязателен
Один из центральных вопросов нейронаучного спора о механизмах анестезии: нужен ли таламус для генерации медленных волн?
Таламус — глубокая структура мозга, «ретранслятор» сигналов к коре. Долгое время считалось, что именно таламокортикальные петли ответственны за генерацию медленных ритмов под анестезией.
Ассемблоиды UCLA не содержат таламуса. И тем не менее они воспроизвели характерный паттерн медленных волн. Это экспериментально подтверждает: минимальная корковая схема сама по себе достаточна для генерации этих ритмов.
Два дополнительных подтверждения причинно-следственной связи:
- Блокирование рецепторов, на которые действует пропофол (ГАМК-А), полностью устраняло эффект медленных волн;
- Упрощённые модели без тормозных нейронов не воспроизводили характерный паттерн — то есть именно ингибиторные нейроны необходимы для этого эффекта.
Что дальше: платформа для изучения мозга
Открытие выходит за рамки анестезиологии. Ассемблоиды, способные воспроизводить большие синхронные электрические ритмы, открывают возможности для изучения:
- комы (изменённые состояния сознания);
- эпилепсии (патологические синхронизованные разряды);
- черепно-мозговых травм;
- нарушений развития нервной системы.
Читайте также: Учёные раскрыли молекулярный механизм действия общего наркоза на нейроны.
Прежде все эти исследования были ограничены либо данными от животных (не идентичных человеческому мозгу), либо неинвазивными измерениями у людей — с минимальным контролем над нейронными схемами. Ассемблоиды позволяют «строить» нейронную схему из нуля с заданными компонентами и напрямую управлять её составом.
