Bissgroße Gehirne

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Es ist das stereotype Bild eines Labors eines verrückten Wissenschaftlers: menschliche Miniaturorgane, die in Petrischalen wachsen. Ingenieure haben die In-vitro-Forschung auf ein 3D-Niveau gebracht, indem sie sowohl pluripotente als auch adulte Stammzellen in komplexe Strukturen, so genannte Organoide, züchteten. Mithilfe dieser Modelle im Mikromaßstab menschlicher Organe, die von der Netzhaut bis zu den Nieren reichen können, konnten Wissenschaftler Krankheitsmodelle genauer erstellen und Moleküle auf die Pathologie des Menschen testen. Dies ist ein erheblicher Nachteil von In-vivo-Techniken. Ein solcher erheblicher Fortschritt in einem bereits kontrovers diskutierten Forschungsfeld bringt jedoch nicht nur biologische, sondern auch philosophische Herausforderungen mit sich.

Laut Meinungsumfragen von Gallup hält eine Mehrheit der Amerikaner die Stammzellenforschung nun für moralisch zulässig. Hirnorganoide, die als Mini-Gehirne bezeichnet werden, erreichen jedoch die Komplexität eines wenigen Monate alten Fötus “. Bei einer Reihe ethischer Anliegen stellt sich dabei eine völlig neue Frage: Haben diese Strukturen Bewußtseinspotential? Die Wissenschaftler würden wahrscheinlich zustimmen, dass sie diese Schwellenwertfähigkeit noch nicht erreicht haben, aber es ist möglich, dass wir uns nahe sind. Derzeitige Diagnosetechniken wie der Komplexitätsindex der Störung - der zur Beurteilung der Empfindsamkeit bei hirnverletzten, nicht ansprechenden Patienten verwendet wird - könnten verwendet werden, um ähnliche Fragen in zerebralen Organoiden zu beantworten.

Um klar zu sein, sind zerebrale Organoide keine vollständige Nachbildung des menschlichen Gehirns. Sie besitzen nicht einmal die einfachsten vollständigen synaptischen Schaltkreise, die für die Kommunikation mit anderen Teilen des Gehirns unerlässlich sind. Und die Schaffung von Neuronen, die Aktionspotentiale erzeugen können, ist keine neue Technologie - dies war bereits in 2D-Zellkulturen möglich.

Um klar zu sein, sind zerebrale Organoide keine vollständige Nachbildung des menschlichen Gehirns.

Was unterscheidet also diese Organoide? Laut einer im Journal of Medical Ethics aus dem Jahr 2018 veröffentlichten Studie legt die Tatsache, dass sie bereits einige strukturelle Merkmale reifer Neuronen besitzen, nahe, dass sie möglicherweise die Fähigkeit haben, neuronale Netzwerke zu bilden, als „sich selbst organisierte Aktivitätsmuster zu unterstützen“. Dies ist signifikant genug, um diese Organoide zu stimulieren, um einfache Empfindungen auszulösen.

Eine der grundlegendsten Empfindungen, die wir als Lebewesen erfahren, ist wohl unsere Fähigkeit, Schmerz zu empfinden. Unsere Reaktion auf schmerzhafte Reize ist reflexiv und wird oft gezeigt, selbst wenn wir sonst arbeitsunfähig sind. Zu den grundlegendsten Kriterien der Empfindsamkeit - der Fähigkeit, die Umgebung zu erfassen - gehören alle ein Mindestmaß an Bewusstsein und die Fähigkeit, schmerzhafte Reize wahrzunehmen. Die Herausforderung bei der Bestimmung der Empfindsamkeit eines Organoids ähnelt in gewisser Weise der Herausforderung, das Bewusstsein des Menschen zu bestimmen, das nicht reagiert, da er keine Möglichkeit hat, mit uns zu kommunizieren.

Interessanterweise gibt es eine Methode zur Quantifizierung der Bewusstseinsstufen bei Personen, die nicht reagieren. Dieses Verfahren verwendet eine kombinierte transkranielle Magnetstimulation (TMS), ein nichtinvasives Verfahren, das Neuronen mit einem Magnetfeld stimuliert, und Elektroenzephalographie (EEG), eine Technik, die die elektrischen Impulse von Neuronen aufzeichnet. Im Wesentlichen wird TMS verwendet, um die Gehirnzellen einer nicht reagierenden Person zu stimulieren, während das EEG verwendet wird, um die elektrophysiologische Reaktion zu messen. Wissenschaftler werden die Ergebnisse dieser Technik lesen, um zu bestimmen, ob die aufgezeichnete neuronale Aktivität mit dem Grad und den Aktivitätstypen übereinstimmt, die zur Anzeige des Bewusstseins erforderlich sind. Auch wenn dies nicht perfekt ist, kann dies auch eine primitive Bewertung der Empfindsamkeit in zerebralen Organoiden ermöglichen.

Das größte Debakel ist die moralische und ethische Debatte, die sich ergeben würde, wenn ein gewisses Maß an Empfindungsvermögen entdeckt werden sollte. Die meisten stimmen darin überein, dass dies zwischen Organoiden und der bis dahin durchgeführten Stammzellforschung unterscheiden würde und zumindest eine andere Reihe von Richtlinien erfordern sollte, die diskutiert werden sollten. Obwohl diese kleinen Gehirne eine technische Meisterleistung und eine große Entwicklung in der biomedizinischen Forschung sind, müssen sie sorgfältig prüfen, ob die Technologie ihre ethischen Überlegungen erneut übertroffen hat.

Journal of Medical Ethics (2018) DOI: 10.1136 / medethics-2017–104555

Science Translational Medicine (2013) DOI: 10.1126 / scitranslmed.3006294