Πώς οι ερευνητές μελετούν τον ανθρώπινο εγκέφαλο χωριστά από το σώμα

2024 Συγγραφέας: Malcolm Clapton | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 03:52

Πώς οι επιστήμονες δημιουργούν μοντέλα του ανθρώπινου εγκεφάλου και ποια ηθικά ζητήματα εγείρει μια τέτοια έρευνα.

Το περιοδικό Nature δημοσίευσε την ηθική του πειραματισμού με ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό, μια συλλογική επιστολή 17 κορυφαίων νευροεπιστημόνων στον κόσμο, στην οποία οι επιστήμονες συζήτησαν την πρόοδο στην ανάπτυξη μοντέλων ανθρώπινου εγκεφάλου. Οι φόβοι των ειδικών είναι οι εξής: πιθανότατα στο εγγύς μέλλον τα μοντέλα θα γίνουν τόσο εξελιγμένα που θα αρχίσουν να αναπαράγουν όχι μόνο τη δομή, αλλά και τις λειτουργίες του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Είναι δυνατόν να δημιουργηθεί «σε δοκιμαστικό σωλήνα» ένα κομμάτι νευρικού ιστού που να έχει συνείδηση; Οι επιστήμονες γνωρίζουν τη δομή του εγκεφάλου των ζώων με την παραμικρή λεπτομέρεια, αλλά ακόμα δεν έχουν καταλάβει ποιες δομές «κωδικοποιούν» τη συνείδηση και πώς να μετρήσουν την παρουσία της, αν μιλάμε για έναν απομονωμένο εγκέφαλο ή την ομοιότητά του.

Εγκέφαλος στο ενυδρείο

«Φανταστείτε να ξυπνάτε σε έναν απομονωμένο θάλαμο αισθητηριακής στέρησης - δεν υπάρχει φως, ούτε ήχος, ούτε εξωτερικά ερεθίσματα τριγύρω. Μόνο η συνείδησή σου, κρέμεται στο κενό».

Αυτή είναι η εικόνα των ηθικολόγων που σχολιάζουν μια δήλωση του νευροεπιστήμονα του Πανεπιστημίου Yale Nenad Sestan ότι η ομάδα του κατάφερε να κρατήσει ζωντανό έναν απομονωμένο εγκέφαλο χοίρου για 36 ώρες.

Οι ερευνητές κρατούν ζωντανούς εγκεφάλους χοίρου εκτός της έκθεσης σώματος ενός επιτυχημένου πειράματος που έγινε σε μια συνεδρίαση της Επιτροπής Δεοντολογίας των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ στα τέλη Μαρτίου του τρέχοντος έτους. Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα θερμαινόμενης αντλίας που ονομάζεται BrainEx και ένα συνθετικό υποκατάστατο αίματος, οι ερευνητές διατήρησαν την κυκλοφορία υγρού και την παροχή οξυγόνου στους απομονωμένους εγκεφάλους εκατοντάδων ζώων που σκοτώθηκαν σε ένα σφαγείο μερικές ώρες πριν από το πείραμα, είπε.

Τα όργανα παρέμειναν ζωντανά, αν κρίνουμε από την επιμονή της δραστηριότητας δισεκατομμυρίων μεμονωμένων νευρώνων. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν μπορούν να πουν εάν οι εγκέφαλοι χοίρου που τοποθετήθηκαν στο «ενυδρείο» διατήρησαν σημάδια συνείδησης. Η απουσία ηλεκτρικής δραστηριότητας, που δοκιμάστηκε με τυποποιημένο τρόπο χρησιμοποιώντας ηλεκτροεγκεφαλογράφημα, έπεισε τον Sestan ότι «αυτός ο εγκέφαλος δεν ανησυχεί για τίποτα». Είναι πιθανό ο απομονωμένος εγκέφαλος του ζώου να βρισκόταν σε κώμα, το οποίο, ειδικότερα, θα μπορούσε να διευκολυνθεί από τα συστατικά του διαλύματος που το πλένουν.

Οι συγγραφείς δεν αποκαλύπτουν τις λεπτομέρειες του πειράματος - ετοιμάζουν μια δημοσίευση σε επιστημονικό περιοδικό. Ωστόσο, ακόμη και η έκθεση του Sestan, φτωχή σε λεπτομέρειες, προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον και πολλές εικασίες για την περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογίας. Φαίνεται ότι η διατήρηση του εγκεφάλου δεν είναι πολύ πιο δύσκολη τεχνικά από τη διατήρηση οποιουδήποτε άλλου οργάνου για μεταμόσχευση, όπως η καρδιά ή το νεφρό.

Αυτό σημαίνει ότι θεωρητικά είναι δυνατό να διατηρηθεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος σε μια περισσότερο ή λιγότερο φυσική κατάσταση.

Οι απομονωμένοι εγκέφαλοι θα μπορούσαν να είναι ένα καλό μοντέλο, για παράδειγμα, για την έρευνα φαρμάκων: σε τελική ανάλυση, οι υφιστάμενοι κανονιστικοί περιορισμοί ισχύουν για ζωντανούς ανθρώπους και όχι για μεμονωμένα όργανα. Ωστόσο, από ηθική άποψη, εδώ προκύπτουν πολλά ερωτήματα. Ακόμη και το ζήτημα του εγκεφαλικού θανάτου παραμένει μια «γκρίζα ζώνη» για τους ερευνητές - παρά την ύπαρξη επίσημων ιατρικών κριτηρίων, υπάρχει μια σειρά από παρόμοιες καταστάσεις, από τις οποίες είναι ακόμα δυνατή η επιστροφή στην κανονική δραστηριότητα της ζωής. Τι μπορούμε να πούμε για την κατάσταση όταν ισχυριζόμαστε ότι ο εγκέφαλος παραμένει ζωντανός. Τι γίνεται αν ο εγκέφαλος, απομονωμένος από το σώμα, συνεχίζει να διατηρεί ορισμένα ή όλα τα χαρακτηριστικά της προσωπικότητας; Τότε είναι πολύ πιθανό να φανταστεί κανείς την κατάσταση που περιγράφεται στην αρχή του άρθρου.

Εκεί που κρύβεται η συνείδηση

Παρά το γεγονός ότι μέχρι τη δεκαετία του '80 του 20ου αιώνα, υπήρχαν υποστηρικτές της θεωρίας του δυϊσμού, που χωρίζει την ψυχή από το σώμα, μεταξύ των επιστημόνων, στην εποχή μας ακόμη και οι φιλόσοφοι που μελετούν την ψυχή συμφωνούν ότι όλα όσα ονομάζουμε συνείδηση δημιουργούνται από τον υλικό εγκέφαλο (ιστορία Η ερώτηση μπορεί να διαβαστεί με περισσότερες λεπτομέρειες, για παράδειγμα, σε αυτό το κεφάλαιο Where is Consciousness: History of the Issue and Prospects of Search από το βιβλίο του νομπελίστα Eric Kandel «In Search of Memory»).

Επιπλέον, με σύγχρονες τεχνικές όπως η λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθούν ποιες περιοχές του εγκεφάλου ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων νοητικών ασκήσεων. Ωστόσο, η έννοια της συνείδησης στο σύνολό της είναι πολύ εφήμερη και οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην συμφωνούν σχετικά με το αν κωδικοποιείται από ένα σύνολο διεργασιών που συμβαίνουν στον εγκέφαλο ή εάν ορισμένοι νευρικοί συσχετισμοί είναι υπεύθυνοι για αυτό.

Όπως λέει ο Kandel στο βιβλίο του, σε ασθενείς με χειρουργικά διαχωρισμένα εγκεφαλικά ημισφαίρια, η συνείδηση χωρίζεται σε δύο, καθένα από τα οποία αντιλαμβάνεται μια ανεξάρτητη εικόνα του κόσμου.

Αυτές και παρόμοιες περιπτώσεις από τη νευροχειρουργική πρακτική δείχνουν τουλάχιστον ότι για την ύπαρξη συνείδησης δεν απαιτείται η ακεραιότητα του εγκεφάλου ως συμμετρικής δομής. Μερικοί επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του ανακαλυφτή της δομής του DNA Φράνσις Κρικ, ο οποίος στο τέλος της ζωής του ενδιαφέρθηκε για τη νευροεπιστήμη, πιστεύουν ότι η παρουσία της συνείδησης καθορίζεται από συγκεκριμένες δομές στον εγκέφαλο.

Ίσως πρόκειται για ορισμένα νευρωνικά κυκλώματα ή ίσως το θέμα είναι στα βοηθητικά κύτταρα του εγκεφάλου - τα αστροκύτταρα, τα οποία στον άνθρωπο, σε σύγκριση με άλλα ζώα, είναι μάλλον εξαιρετικά εξειδικευμένα. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, οι επιστήμονες έχουν ήδη φτάσει στο σημείο να μοντελοποιούν μεμονωμένες δομές του ανθρώπινου εγκεφάλου in vitro ("in vitro") ή ακόμη και in vivo (ως μέρος του εγκεφάλου των ζώων).

Ξυπνήστε σε βιοαντιδραστήρα

Δεν είναι γνωστό πόσο σύντομα θα έρθουν σε πειράματα σε ολόκληρους εγκεφάλους που εξάγονται από το ανθρώπινο σώμα - πρώτα, οι νευροεπιστήμονες και οι ηθικολόγοι πρέπει να συμφωνήσουν στους κανόνες του παιχνιδιού. Ωστόσο, σε εργαστήρια σε τρυβλία Petri και βιοαντιδραστήρες, η άνοδος των τρισδιάστατων καλλιεργειών ανθρώπινου εγκεφάλου αναπτύσσουν ήδη «μίνι εγκεφάλους» που μιμούνται τη δομή του «μεγάλου» ανθρώπινου εγκεφάλου ή των συγκεκριμένων τμημάτων του.

Κατά τη διαδικασία ανάπτυξης του εμβρύου, τα όργανά του σχηματίζονται μέχρι ορισμένα στάδια σύμφωνα με κάποιο πρόγραμμα που είναι εγγενές στα γονίδια σύμφωνα με την αρχή της αυτοοργάνωσης. Το νευρικό σύστημα δεν αποτελεί εξαίρεση. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι εάν η διαφοροποίηση σε κύτταρα του νευρικού ιστού προκληθεί στην καλλιέργεια βλαστοκυττάρων με τη βοήθεια ορισμένων ουσιών, αυτό οδηγεί σε αυθόρμητες ανακατατάξεις στην κυτταρική καλλιέργεια, παρόμοιες με αυτές που συμβαίνουν κατά τη μορφογένεση του εμβρυϊκού νευρικού σωλήνα.

Τα βλαστοκύτταρα που προκαλούνται με αυτόν τον τρόπο "από προεπιλογή" διαφοροποιούνται τελικά σε νευρώνες του εγκεφαλικού φλοιού, ωστόσο, προσθέτοντας μόρια σηματοδότησης από το εξωτερικό σε ένα τρυβλίο Petri, για παράδειγμα, μπορούν να ληφθούν κύτταρα του μεσεγκεφάλου, του ραβδωτού σώματος ή του νωτιαίου μυελού. Αποδείχθηκε ότι ένας εγγενής μηχανισμός κορτικογένεσης από εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα μπορεί να αναπτυχθεί σε ένα πιάτο, έναν πραγματικό φλοιό, όπως ακριβώς στον εγκέφαλο, που αποτελείται από πολλά στρώματα νευρώνων και περιέχει βοηθητικά αστροκύτταρα.

Είναι σαφές ότι οι δισδιάστατοι πολιτισμοί αντιπροσωπεύουν ένα εξαιρετικά απλοποιημένο μοντέλο. Η αρχή της αυτοοργάνωσης του νευρικού ιστού βοήθησε τους επιστήμονες να μετακινηθούν γρήγορα σε τρισδιάστατες δομές που ονομάζονται σφαιροειδή και εγκεφαλικά οργανίδια. Η διαδικασία οργάνωσης των ιστών μπορεί να επηρεαστεί από αλλαγές στις αρχικές συνθήκες, όπως η αρχική πυκνότητα καλλιέργειας και η ετερογένεια των κυττάρων, και από εξωγενείς παράγοντες. Με τη ρύθμιση της δραστηριότητας ορισμένων καταρράξεων σηματοδότησης, είναι ακόμη δυνατό να επιτευχθεί ο σχηματισμός προηγμένων δομών στο οργανοειδές, όπως το οπτικό κύπελλο με το επιθήλιο του αμφιβληστροειδούς, το οποίο αντιδρά στο φως την κυτταρική ποικιλομορφία και τη δυναμική του δικτύου σε φωτοευαίσθητα οργανοειδή ανθρώπινου εγκεφάλου.

Η χρήση ενός ειδικού αγγείου και η θεραπεία με αυξητικούς παράγοντες επέτρεψαν στους επιστήμονες να αποκτήσουν σκόπιμα μοντελοποίηση ανθρώπινης φλοιώδους ανάπτυξης in vitro χρησιμοποιώντας επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα - ένα ανθρώπινο εγκεφαλικό οργανοειδές που αντιστοιχεί στον πρόσθιο εγκέφαλο (ημισφαίρια) με φλοιό, η ανάπτυξη του οποίου, κρίνοντας από η έκφραση των γονιδίων και των δεικτών, αντιστοιχούσε στο πρώτο τρίμηνο της εμβρυϊκής ανάπτυξης …

Και επιστήμονες από το Στάνφορντ, με επικεφαλής τον Sergiu Pasca, ανέπτυξαν Λειτουργικούς φλοιώδεις νευρώνες και αστροκύτταρα από ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα σε τρισδιάστατη καλλιέργεια, έναν τρόπο για την ανάπτυξη συστάδων που μιμούνται τον πρόσθιο εγκέφαλο σε ένα τρυβλίο Petri. Το μέγεθος τέτοιων "εγκεφάλων" είναι περίπου 4 χιλιοστά, αλλά μετά από 9-10 μήνες ωρίμανσης, οι νευρώνες του φλοιού και τα αστροκύτταρα σε αυτή τη δομή αντιστοιχούν στο μεταγεννητικό επίπεδο ανάπτυξης, δηλαδή στο επίπεδο ανάπτυξης του μωρού αμέσως μετά τη γέννηση.

Είναι σημαντικό ότι τα βλαστοκύτταρα για την ανάπτυξη τέτοιων δομών μπορούν να ληφθούν από συγκεκριμένα άτομα, για παράδειγμα, από ασθενείς με γενετικά καθορισμένες ασθένειες του νευρικού συστήματος. Και οι εξελίξεις στη γενετική μηχανική υποδηλώνουν ότι οι επιστήμονες θα μπορούν σύντομα να παρατηρούν in vitro την ανάπτυξη του εγκεφάλου ενός Νεάντερταλ ή του Ντενίσοβαν.

Το 2013, ερευνητές από το Ινστιτούτο Μοριακής Βιοτεχνολογίας της Αυστριακής Ακαδημίας Επιστημών δημοσίευσαν ένα άρθρο Τα εγκεφαλικά οργανοειδή μοντελοποιούν την ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου και τη μικροκεφαλία, περιγράφοντας την καλλιέργεια ενός «μικροσκοπικού εγκεφάλου» από δύο τύπους βλαστοκυττάρων σε έναν βιοαντιδραστήρα, ο οποίος μιμείται το δομή ολόκληρου του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Διαφορετικές ζώνες του οργανοειδούς αντιστοιχούσαν σε διαφορετικά μέρη του εγκεφάλου: οπίσθιο, μεσαίο και πρόσθιο, και ο «πρόσθιος εγκέφαλος» έδειξε ακόμη και περαιτέρω διαφοροποίηση σε λοβούς («ημισφαίρια»). Είναι σημαντικό ότι σε αυτόν τον μίνι εγκέφαλο, ο οποίος επίσης δεν ξεπερνούσε μερικά χιλιοστά σε μέγεθος, οι επιστήμονες παρατήρησαν σημάδια δραστηριότητας, ιδιαίτερα διακυμάνσεις στη συγκέντρωση του ασβεστίου μέσα στους νευρώνες, που χρησιμεύουν ως δείκτης της διέγερσής τους (μπορείτε να διαβάσετε αναλυτικά σχετικά με αυτό το πείραμα εδώ).

Στόχος των επιστημόνων δεν ήταν μόνο να αναπαράγουν την εξέλιξη του εγκεφάλου in vitro, αλλά και να μελετήσουν τις μοριακές διεργασίες που οδηγούν σε μικροκεφαλία - μια αναπτυξιακή ανωμαλία που εμφανίζεται, ιδίως, όταν ένα έμβρυο μολύνεται με τον ιό Ζίκα. Για αυτό, οι συγγραφείς του έργου έχουν αναπτύξει τον ίδιο μίνι εγκέφαλο από τα κύτταρα του ασθενούς.

Παρά τα εντυπωσιακά αποτελέσματα, οι επιστήμονες ήταν πεπεισμένοι ότι τέτοια οργανίδια ήταν ανίκανα να συνειδητοποιήσουν οτιδήποτε. Πρώτον, ο πραγματικός εγκέφαλος περιέχει περίπου 80 δισεκατομμύρια νευρώνες και το αναπτυγμένο οργανοειδές περιέχει αρκετές τάξεις μεγέθους λιγότερο. Έτσι, ένας μίνι εγκέφαλος απλά δεν είναι φυσικά ικανός να εκτελέσει πλήρως τις λειτουργίες ενός πραγματικού εγκεφάλου.

Δεύτερον, λόγω των ιδιαιτεροτήτων της ανάπτυξης "in vitro", ορισμένες από τις δομές του εντοπίστηκαν μάλλον χαοτικά και σχημάτισαν λανθασμένες, μη φυσιολογικές συνδέσεις μεταξύ τους. Αν ο μίνι εγκέφαλος σκέφτηκε κάτι, ήταν σαφώς κάτι ασυνήθιστο για εμάς.

Προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης των τμημάτων, οι νευροεπιστήμονες έχουν προτείνει τη μοντελοποίηση του εγκεφάλου σε ένα νέο επίπεδο, το οποίο ονομάζεται «συναρμολογοειδή». Για το σχηματισμό τους, τα οργανίδια αρχικά αναπτύσσονται χωριστά, που αντιστοιχούν σε μεμονωμένα μέρη του εγκεφάλου, και στη συνέχεια συγχωνεύονται.

Αυτή η προσέγγιση οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη συναρμολόγηση λειτουργικά ενσωματωμένων ανθρώπινων σφαιροειδών πρόσθιου εγκεφάλου για να μελετήσουν πώς ενσωματώνονται στον φλοιό οι λεγόμενοι ενδονευρώνες, οι οποίοι εμφανίζονται μετά τον σχηματισμό του μεγαλύτερου μέρους των νευρώνων με μετανάστευση από τον γειτονικό πρόσθιο εγκέφαλο. Συγκροτήματα που λαμβάνονται από δύο τύπους νευρικού ιστού κατέστησαν δυνατή τη μελέτη των διαταραχών στη μετανάστευση των ενδονευρώνων σε ασθενείς με επιληψία και αυτισμό.

Ξυπνήστε στο σώμα κάποιου άλλου

Ακόμη και με όλες τις βελτιώσεις, οι δυνατότητες εγκεφάλου σε σωλήνα περιορίζονται σοβαρά από τρεις θεμελιώδεις συνθήκες. Πρώτον, δεν έχουν αγγειακό σύστημα που τους επιτρέπει να παρέχουν οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά στις εσωτερικές τους δομές. Για το λόγο αυτό, το μέγεθος των μίνι εγκεφάλων περιορίζεται από την ικανότητα των μορίων να διαχέονται μέσω του ιστού. Δεύτερον, δεν έχουν ανοσοποιητικό σύστημα, που αντιπροσωπεύεται από μικρογλοιακά κύτταρα: κανονικά αυτά τα κύτταρα μεταναστεύουν στο κεντρικό νευρικό σύστημα από το εξωτερικό. Τρίτον, μια δομή που αναπτύσσεται σε διάλυμα δεν έχει ένα συγκεκριμένο μικροπεριβάλλον που παρέχεται από το σώμα, το οποίο περιορίζει τον αριθμό των μορίων σηματοδότησης που φτάνουν σε αυτό. Η λύση σε αυτά τα προβλήματα θα μπορούσε να είναι η δημιουργία ζώων-μοντέλων με χιμαιρικούς εγκεφάλους.

Η πρόσφατη εργασία An in vivo μοντέλο λειτουργικών και αγγειοποιημένων οργανοειδών ανθρώπινου εγκεφάλου από Αμερικανούς επιστήμονες από το Ινστιτούτο Salk υπό τη διεύθυνση του Fred Gage περιγράφει την ενσωμάτωση ενός ανθρώπινου εγκεφαλικού οργανιδίου (δηλαδή ενός μίνι εγκεφάλου) στον εγκέφαλο ενός ποντικιού.. Για να γίνει αυτό, οι επιστήμονες εισήγαγαν πρώτα το γονίδιο για μια πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη στο DNA των βλαστοκυττάρων, έτσι ώστε η μοίρα του αναπτυσσόμενου νευρικού ιστού να μπορεί να παρατηρηθεί χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο. Από αυτά τα κύτταρα αναπτύχθηκαν οργανοειδή για 40 ημέρες, τα οποία στη συνέχεια εμφυτεύθηκαν σε μια κοιλότητα στον οπισθοσπληνικό φλοιό ενός ανοσοανεπαρκούς ποντικού. Τρεις μήνες αργότερα, στο 80 τοις εκατό των ζώων, το εμφύτευμα ρίζωσε.

Οι χιμαιρικοί εγκέφαλοι των ποντικών αναλύθηκαν για οκτώ μήνες. Αποδείχθηκε ότι το οργανοειδές, το οποίο μπορούσε εύκολα να διακριθεί από τη φωταύγεια μιας φθορίζουσας πρωτεΐνης, ενσωματώθηκε επιτυχώς, σχημάτισε ένα διακλαδισμένο αγγειακό δίκτυο, μεγάλωσε άξονες και σχημάτισε συνάψεις με τις νευρικές διεργασίες του εγκεφάλου του ξενιστή. Επιπλέον, τα κύτταρα μικρογλοίας έχουν μετακινηθεί από τον ξενιστή στο εμφύτευμα. Τέλος, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν τη λειτουργική δραστηριότητα των νευρώνων - έδειξαν ηλεκτρική δραστηριότητα και διακυμάνσεις στο ασβέστιο. Έτσι, ο ανθρώπινος «μίνι-εγκέφαλος» μπήκε πλήρως στη σύνθεση του εγκεφάλου του ποντικιού.

Παραδόξως, η ενσωμάτωση ενός κομματιού ανθρώπινου νευρικού ιστού δεν επηρέασε τη συμπεριφορά των πειραματικών ποντικών. Σε μια δοκιμή για τη χωρική μάθηση, τα ποντίκια με χιμαιρικό εγκέφαλο είχαν τα ίδια αποτελέσματα με τα κανονικά ποντίκια και είχαν ακόμη χειρότερη μνήμη - οι ερευνητές εξήγησαν αυτό από το γεγονός ότι για την εμφύτευση έκαναν μια τρύπα στον εγκεφαλικό φλοιό.

Ωστόσο, ο στόχος αυτής της εργασίας δεν ήταν να αποκτήσει ένα έξυπνο ποντίκι με ανθρώπινη συνείδηση, αλλά να δημιουργήσει ένα in vivo μοντέλο ανθρώπινων εγκεφαλικών οργανιδίων εξοπλισμένων με αγγειακό δίκτυο και μικροπεριβάλλον για διάφορους βιοϊατρικούς σκοπούς.

Ένα πείραμα τελείως διαφορετικού είδους πραγματοποιήθηκε με εμφύτευση πρόσθιου εγκεφάλου από ανθρώπινα προγονογλοιακά κύτταρα που ενισχύει τη συναπτική πλαστικότητα και τη μάθηση σε ενήλικα ποντίκια από επιστήμονες στο Κέντρο Μεταφραστικής Νευροϊατρικής στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ το 2013. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα ανθρώπινα βοηθητικά εγκεφαλικά κύτταρα (αστροκύτταρα) είναι πολύ διαφορετικά από αυτά άλλων ζώων, ιδιαίτερα των ποντικών. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές προτείνουν ότι τα αστροκύτταρα παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και διατήρηση των λειτουργιών του ανθρώπινου εγκεφάλου. Για να δοκιμάσουν πώς θα αναπτυσσόταν ένας χιμαιρικός εγκέφαλος ποντικιού με ανθρώπινα αστροκύτταρα, οι επιστήμονες φύτεψαν πρόδρομες ουσίες βοηθητικών κυττάρων στον εγκέφαλο εμβρύων ποντικιού.

Αποδείχθηκε ότι σε έναν χιμαιρικό εγκέφαλο, τα ανθρώπινα αστροκύτταρα λειτουργούν τρεις φορές πιο γρήγορα από τα ποντίκια. Επιπλέον, τα ποντίκια με χιμαιρικό εγκέφαλο αποδείχθηκαν σημαντικά πιο έξυπνα από το συνηθισμένο με πολλούς τρόπους. Ήταν πιο γρήγοροι στο να σκεφτούν, να μάθουν καλύτερα και να περιηγηθούν στο λαβύρινθο. Πιθανώς, τα χιμαιρικά ποντίκια δεν σκέφτονταν όπως οι άνθρωποι, αλλά, ίσως, μπορούσαν να αισθανθούν τον εαυτό τους σε ένα διαφορετικό στάδιο εξέλιξης.

Ωστόσο, τα τρωκτικά απέχουν πολύ από το να είναι ιδανικά μοντέλα για τη μελέτη του ανθρώπινου εγκεφάλου. Το γεγονός είναι ότι ο ανθρώπινος νευρικός ιστός ωριμάζει σύμφωνα με κάποιο εσωτερικό μοριακό ρολόι και η μεταφορά του σε άλλο οργανισμό δεν επιταχύνει αυτή τη διαδικασία. Λαμβάνοντας υπόψη ότι τα ποντίκια ζουν μόνο δύο χρόνια και ο πλήρης σχηματισμός ενός ανθρώπινου εγκεφάλου διαρκεί μερικές δεκαετίες, δεν μπορούν να μελετηθούν οποιεσδήποτε μακροπρόθεσμες διαδικασίες στη μορφή ενός χιμαιρικού εγκεφάλου. Ίσως το μέλλον της νευροεπιστήμης εξακολουθεί να ανήκει στον ανθρώπινο εγκέφαλο στα ενυδρεία - για να μάθουν πόσο ηθικό είναι, οι επιστήμονες πρέπει απλώς να μάθουν πώς να διαβάζουν μυαλά και η σύγχρονη τεχνολογία φαίνεται να μπορεί να το κάνει σύντομα.