Mitä jos keinotekoiset aivot tajuavat olevansa olemassa? Tutkijat huolestuivat laboratorioissa kasvatetuista miniaivoista

Voisiko pala keinotekoista aivokudosta saavuttaa tietoisuuden? Tai oppia tuntemaan kipua? Kuulostaa tieteisfantasialta, mutta laboratoriossa kasvatettujen miniaivojen eettisyys huolettaa nyt joitakin tutkijoita.

Jo vuosia on pystytty kasvattamaan ihmisen kantasoluista pikkuruisia aivoja, noin herneen kokoisia hermosoluklimppejä. Niiden avulla tutkitaan elävien aivojen toimintaa laboratoriossa.

Nämä miniaivot tai niin sanotut organoidit eivät läheskään vastaa toiminnaltaan kokonaisia ihmisaivoja. Ne koostuvat vain tietyntyyppisistä hermosoluista eivätkä voi kasvaa kovin suuriksi.

Niillä voidaan mallintaa esimerkiksi aivojen kehitystä sikiöaikana tai kokeilla lääkkeiden vaikutusta hermosoluihin tehokkaammin kuin kaksiulotteisilla hermosoluviljelmillä.

Miniaivoja on istutettu onnistuneesti hiiriin. Viime vuonna Salk-instituutin tutkijat juurruttivat tällaisen kantasoluista kasvatetun, ihmisen aivosoluista koostuvan klimpin hiiren aivoihin.

Hermoklimppi juurtui hiiren aivokudokseen https://www.hs.fi/tiede/art-2000005657308.htmlja kasvatti verisuonia sekä hermoyhteyksiä.

Periaatteessa kantasoluista voisi tulevaisuudessa kasvattaa korvaavaa aivokudosta aivovammapotilaille. Vielä ei kuitenkaan olla lähelläkään tätä.

Miniaivoissa voi olla pari miljoonaa elävää ja toimivaa hermosolua. Niissä on havaittu aivoaaltojahttps://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(19)30337-6 ja miniaivot ovat tutkimuksissahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5659341/ reagoineet jopa valoon.

Missä menee raja, jossa tällainen laboratorioaivo reagoi ympäristöönsä niin paljon, ettei sen sorkkimista voi enää pitää eettisenä? Tai että tällaiset tutkimukset pitäisi rinnastaa ihmiskokeisiin? Neurotieteilijä Elan Ohayonhttps://www.hs.fi/haku/?query=elan+ohayon pyytää nyt tutkijakollegoitaan miettimään näitä rajoja.

”Jos on pieninkään mahdollisuus, että tällainen organoidi tulee tietoiseksi, saatamme ylittää rajan”, Ohayon sanoo The Guardian https://www.theguardian.com/science/2019/oct/21/scientists-may-have-crossed-ethical-line-in-growing-human-brains-sanomalehdessä. Ohayon esitelmöi maanantaina Chicagossa neurotieteilijöiden vuotuisessa konferenssissa.

”Näemme miniaivoissa jo nyt sellaista aktiivisuutta, joka muistuttaa kehittyvien eläinten aivojen toimintaa”, Ohayon jatkaa.

Se on toki tarkoitus. Miniaivoista ei tutkimuksissa olisi kovinkaan paljon hyötyä, elleivät ne muistuttaisi toiminnaltaan lainkaan oikeita aivoja.

Alan huippututkijat ovat painiskelleet tutkimusetiikan parissa aiemminkin. Viime vuonna Naturehttps://www.nature.com/articles/d41586-018-04813-x-tiedelehdessä julkaistiin parinkymmenen tutkijan yhteenveto siitä, missä miniaivotutkimus nyt menee ja mitä pitäisi ottaa huomioon.

Tutkijat huomauttavat, että tällaisen pari miljoonaa hermosolua sisältävän herneklimpin tuleminen tietoiseksi vaikuttaa ”erittäin kaukaa haetulta”.

He kuitenkin toteavat, että ne kokeet, joissa aivokudos on reagoinut valoon, osoittavat tämän organoidin reagoivan ulkoisiin ärsykkeisiin.

Jos kuitenkin annetaan mielikuvituksen lentää ja ajatellaan, että tällainen miniaivo tajuaisi olevansa olemassa, niin mistä tutkijat voisivat tietää sen? Miten voidaan mitata miniaivojen tietoisuutta?

Ei oikein mitenkään. Aivosähkökäyrä ei välttämättä kerro mitään hermoklimpin tietoisuudesta, kun alkeellisissakin miniaivoissa tapahtuu joka tapauksessa sähköistä toimintaa.

”Tämä olisi paljon helpompaa, jos ymmärtäisimme ihmisen tietoisuutta, mutta emme me ymmärrä”, kommentoihttps://www.theguardian.com/science/2018/apr/25/growing-brains-in-labs-why-its-time-for-an-ethical-debate uusien teknologioiden eettisiä pulmia pohtiva professori Nita Farahany https://www.hs.fi/haku/?query=nita+farahanyDuken yliopistosta viime vuonna, kun aihe oli edellisen kerran pinnalla Naturessa julkaistun artikkelin myötä.

Useimmat tutkijat katsovat, että miniaivot eivät ole lähellekään niin kehittyneitä, että mahdollisesta tietoisuuden kehittymisestä kannattaisi vielä olla huolissaan. Voi hyvin olla, ettei tällaista kudosklimppiä ole mahdollistakaan rakentaa niin monimutkaiseksi.

Eettisiä kysymyksiä olisi tutkijoiden mukaan kuitenkin jo hyvä pohtia. Bioeetikko Hank Greely https://www.hs.fi/haku/?query=hank+greelyStanfordin yliopistosta tekee vertauksen Franz Kafkan https://www.hs.fi/haku/?query=franz+kafkankuuluisaan novelliin Muodonmuutos, jossa kauppamatkustaja Gregor Samsahttps://www.hs.fi/haku/?query=gregor+samsa huomaakin olevansa hyönteinen.

”Ei tässä olla Samsan tilanteessa, jossa ihminen heräisi aamulla ja havaitsisi olevansa organoidi. Mutta jos ajatellaan, voiko [miniaivo] aistia jotain ja reagoida ärsykkeisiin, niin se on mahdollista”, Greely sanoo The Guardianissahttps://www.theguardian.com/science/2019/oct/21/scientists-may-have-crossed-ethical-line-in-growing-human-brains.

Kun miniaivoja osataan kehittää yhä monimutkaisemmaksi ja tutkimus etenee, yksi rajapyykki voisi olla se, kykeneekö tällainen ”organoidi” tuntemaan kipua tai reagoimaan ärsykkeisiin sellaisella tavalla, joka antaisi olettaa sen jotenkin kärsivän.

Suurimmillaan miniaivot ovat siis noin herneen kokoisia, pienimmillään vain millimetrien kokoisia tai jopa mikroskooppisia aivosoluklimppejä. Niitä tehdään kantasoluista, jotka ohjataan erikoistumaan aivosoluiksi

Vastaavia minielinmalleja on tehty muistakin ihmiskehon elimistä. Miniaivot kasvavat ravintoliuksessa, mutta ne eivät voi kasvaa kovin suuriksi eivätkä elä montaa kuukautta. Organoidin kasvaessa sen sisäosat eivät enää pysty ottamaan ravintoa liuoksesta.

Niistä on paljon hyötyä aivosairauksien tutkimuksessa ja miniaivoilla on muun muassa selvitetty, miten zika-virus vaikuttaa kehittyvän sikiön aivoihin.

Tällaisia kokeita ei elävän ihmisen aivokudoksella voisi tehdä, ja toisaalta miniaivojen ja muiden kehittyneiden solumallien avulla voidaan joissain tapauksissa vähentää myös eläinkokeiden tarvetta.