A molekuláris biológia fejlődése elképesztő lehetőségeket adott a tudósok kezébe, például képesek lettek különféle szervek miniatűr másainak létrehozására is. Ezek a szervecskék segíthetnek a valódi szervek működésének alaposabb megértésében. Ezt a célt szolgálják a cerebrális organoidok, vagyis a laborban növesztett „agyacskák” is. A vizsgálódás során azonban egy érdekes etikai kérdés is felmerült: szabad-e mesterségesen tudatot létrehozni?

A molekuláris biológia vívmányai

A szervecskék létrehozásának irányába tett első lépést még 1981-ben tette meg a modern élettudomány, amikor egy kutatócsoportnak sikerült egerek embrionális őssejtjeit kinyerni és mesterségesen fenntartani. Ezek az őssejtek az embrió létrehozásáért felelnek, vagyis az adott élőlény összes létező sejtjét, szövetét képesek létrehozni. Néhány évvel később a kutatók már megkezdték a fejlődés során kialakuló mikrokörnyezetet reprodukálni az őssejtek otthonául szolgáló Petri-csészékben. A fejlődés során a sejtek különböző vegyületek armadáját felszabadítva kommunikálnak egymással, hogy minden sejt a megfelelő ütemben és mértékben osztódjon és vándoroljon. Ez a kémiai kavalkád teszi lehetővé, hogy létrejöjjön akár a legösszetettebb élőlény, az ember is.

Kiderült, hogy a fejlődés során felszabaduló anyagok segítségével az őssejtek is különféle típusú sejtekké fejleszthetők. 1987-ben már meg is jelent az első beszámoló őssejtekből fejlesztett komplex, szövetekre emlékeztető struktúrákról. A kutatók emlősejtekké fejlesztették az őssejteket, a sejtcsomókban pedig a valódi emlőmirigyre jellemző csövecskéket is megfigyeltek. Emberi őssejteket 1998-ban sikerült először mesterségesen szaporítani, tenyészteni, a kétezres években pedig egyre összetettebb sejtkultúrákat hoztak létre a kutatók, melyeket már joggal nevezhetünk organoidoknak, szervecskéknek. Ekkoriban jelentek meg az első „agyacskák” is, melyekben már megfigyelhető volt az agykéregre jellemző réteges szerkezet. 2013-ban egy kutatócsoport olyan agyacskákat hozott létre, mely egyidejűleg számos agyterület sajátos strukturális jellemzőit hordozta. Az agyacskák tenyésztése azóta is rohamosan fejlődik és így egyre összetetteb szervecskéket képesek létrehozni. Ezek az emberi őssejtekből növesztett, szezámmag méretű agyacskák már számos fontos ismerettel járultak hozzá az emberi agy működésének megértéséhez.

Agyi organoidok létrehozása és strukturális jellemzőik (Forrás: Paşca, 2019 – Science).

Mit tudnak az agyacskák?

Noha az agyacskák összetettsége messze elmarad a valódi agyakétól, számos fontos kutatási kérdés elbírálására mégis alkalmasak. Az agyacskákat ugyanis élő sejtek építik fel, melyek működő hálózatokat hoznak létre. Az agyacskák sejtjeinek molekuláris jellemzői, a sejtek és a belőlük létrejött hálózatok működése könnyen vizsgálható ezekben a Petri-csészékben tenyésztett sejtkultúrákban. Az agyacskákban zajló molekuláris jelenségek, illetve a sejthálózatok működési sajátosságai a valódi agyra is érvényesek lehetnek. Példaként lehet említeni egy friss kutatást, melyben egy súlyos idegfejlődési zavar, a kisfejűség molekuláris hátteréről szereztek új ismereteket a kutatók. A megközelítés lényege az volt, hogy gének működésképtelenségének hatását figyelték meg a kutatók az agyacskák fejlődésére. A gének hatásának felmérése az első lépés afelé, hogy idővel korrigálni lehessen működésképtelenségüket és ezzel elkerülhető legyen a kisfejűség.

Egyes kutatók már a Nemzetközi Űrállomásra is küldtek agyacskákat, hogy megfigyeljék hogyan fejlődnek súlytalanságban, sőt arra is volt már példa, hogy mesterséges rendszerekkel kapcsolták össze az agyacskákat. Időközben az agyacskák maguk is egyre összetettebbé váltak, hiszen a kutatók egyre hatásosabban tudták befolyásolni az őssejtkultúrák fejlődésének menetét, így 2019-ben egy újabb mérföldkövet ért el az agyacskák komplexitása, ez pedig egy etikai dilemmához vezetett. Az agyacskák agyhullámokat produkáltak.

Elmécske is jár az agyacskához?

2019-ben egy amerikai kutatócsoport olyan agyacskákat hozott létre, melyek sejtjei koordinált aktivitást produkáltak. Ez a koordinált aktivitás az alapja az agyhullámoknak, mely az ember esetében a hajas fejbőrről is elvezethető elektromos jel, az agyi idegsejtek millióinak összehangolt aktivitása következményeképp jön létre. A kutatók által regisztrált jel kusza, szabálytalan volt, így leginkább az embrionális agyra jellemző aktivitásnak feleltethető meg. Ugyan a szakértők túlnyomó többsége nem tartja valószínűnek, hogy a fejlődés ilyen korai stádiumában kialakulhatna tudatosság, sokakat elgondolkodtatott, hogy vajon etikus lenne-e olyan agyacskák létrehozása, melyek öntudatra ébredhetnek.

Egy másik kísérlet kapcsán is hasonló kérdés merült fel a közelmúltban. Egy amerikai kutatócsoport azt vizsgálta, hogyan lehet életben tartani a koponyából eltávolított disznóagyat, a kísérlet pedig minden várakozást felülmúlt: az agyban normális aktivitást idéző tevékenység indult be a stimuláció hatására. A kutatók leállították a kísérletet, majd némi tanácskozást követően érzéstelenítők használatával folytatták tovább a projektet, ami egyébként a transzplantációs törekvések lehetőségeit szélesítheti ki. A projekt szintén azt a kérdést vetette fel, hogy szabad-e mesterségesen tudatosságot létrehozni? Vajon ezek a vizsgálatok Frankenstein szörnye felé vezetnek?

Jó ötlet?

Szabad tudatos agyacskákat csinálni?

A kérdés eldöntéséhez előbb tudni kellene mi is a tudatosság. Illetve inkább definiálni kellene, hogy egyértelműen eldönthessük mi (inkább ki?) tudatos és mi nem. Ez azonban nem olyan egyszerű. Noha mindenkinek van intuitív elképzelése a tudatosságról, olyan definíció nincsen, amiben minden szakértő meg tudna egyezni.

A tudatosság legfeltűnőbb velejárója a viselkedés. Saját magunk tudatosságát szubjektíven éljük meg másokéra viszont abból következtetünk, hogy hasonló dolgokat tesznek, mint mi: járnak-kelnek, tesznek-vesznek, beszélnek. De hogyan határozhatjuk meg, hogy valaki tudatos-e, ha a szokásos dolgokat nem képes elvégezni? Súlyos fejsérülések következményeképp előállhat ilyen állapot, ezt tudatzavarnak nevezzük. Ilyen például a kóma is. Amikor a beteg ágyhoz kötött és nem adja a tudatosság szokásos jeleit, akkor hogyan határozhatjuk meg, hogy vajon észleli-e a környezetét, vagy hogy képes-e gondolkodni? Ez a kérdés valószínűleg az agyacskák tudatosságának meghatározásához is közelebb visz.

Egy kérdés az utókornak

A tudatzavarok diagnosztikájában eleinte az elektroenkefalográfia mutatta meg, hogy egyes betegeknél megmarad az alvás-ébrenlét ciklus, manapság pedig már a funkcionális mágneses rezonanciás képalkotást is bevetik a tudatosság szikráinak felderítése céljából. Az emberek esetében azonban biztosak lehetünk benne, hogy valaha ott volt a tudatosság, még akkor is, ha sajnos már csak a szikráit lehet tetten érni. De vajon mi a helyzet például az állatokkal? Más agy, más viselkedés. Vajon van tudatosság? Egyre többen gondolják, hogy van, hogy a tudatosság a komplex viselkedés következménye. Erre persze közvetlen bizonyíték nincs, és valószínűleg nem is lesz. Honnan tudhatnánk biztosan, hogy magunkon kívül bárkinek is van szubjektív élménye? Sosem élhetjük át, hogy milyen például denevérnek lenni, ahogy azt Thomas Nagel állította.

A tudatossággal kapcsolatban még rengeteg kérdés vár megválaszolásra (Forrás: New Scientist/Oska).

Ez azt is jelenti, hogy az agyacskák esetében sem lehetünk soha teljesen biztosak a tudatosságot illetően. Az azonban jelzésértékű lehet, hogyha az agyacskák olyan élettani jelenségeket produkálnak, amik egyébként a működő, tudatosnak vélhető agyakban is megjelenik, mint például az agyhullámok. Ugyanakkor sokan úgy gondolják, hogy anélkül, hogy az agyacskának valódi kapcsolata lenne a környezetével, nem jöhet létre tudatosság, hiszen a funkciója feltehetőleg az érzékelés és a cselekvés összerendezése. Vannak, akik azt mondják, hogy amíg nem érik el legalább a rovarok agyának összetettségét, addig nem valószínű, hogy tudatosság alakulhatna ki az agyacskákban, ettől pedig egyelőre meglehetősen messze vannak.

Akkor szabad öntudatot készíteni a laborban? Úgy tűnik, egyelőre még nem kell emiatt aggódnunk, de a szakértők már megkezdték a megfelelő eljárások kidolgozását, hogy az első elmécske lehetőleg ne a szenvedéssel szembesüljön először a világunkban.