Los científicos han desarrollado un cerebro en miniatura en un plato con una médula espinal y músculos unidos, un avance que promete acelerar el estudio de afecciones como la enfermedad de las neuronas motoras.
Se observó que la mancha gris del tamaño de una lenteja de las células del cerebro humano enviaba espontáneamente conexiones tipo zarcillo para enlazar con la médula espinal y el tejido muscular, que se tomó de un ratón. Luego se vio que los músculos se contraían visiblemente bajo el control del llamado organoide cerebral.
La investigación es la más reciente de una serie de aproximaciones cada vez más sofisticadas del cerebro humano que crece en el laboratorio, esta vez con algo que se acerca a un sistema nervioso central.
Madeline Lancaster, quien dirigió el trabajo en el Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, dijo:
"Nos gusta pensar en ellos como mini-cerebros en movimiento".
Los científicos utilizaron un nuevo método para hacer crecer el cerebro en miniatura a partir de células madre humanas, lo que permitió que el organoide alcanzara una etapa de desarrollo más sofisticada que los experimentos anteriores. El último blob muestra similitudes, en términos de la variedad de neuronas y su organización, con el cerebro fetal humano a las 12-16 semanas de embarazo.
Sin embargo, los científicos dijeron que la estructura todavía era demasiado pequeña y primitiva para que los pensamientos, los sentimientos o la conciencia se acercaran.
Mientras que un cerebro humano completamente desarrollado tiene entre 80 y 90 mil millones de neuronas, el organoide tiene un par de millones, ubicándolo en algún lugar entre una cucaracha y un pez cebra en términos de volumen de materia gris.
Anteriormente, la sofisticación de los organoides que los científicos habían podido lograr se había visto limitada por la falta de suministro de nutrientes al centro de la burbuja. Una vez que alcanzara un cierto tamaño, las neuronas en el centro se cortarían de su suministro de nutrientes y comenzarían a morir, y la estructura dejaría de desarrollarse.
En la investigación más reciente, los científicos cultivaron el organoide y luego usaron una pequeña cuchilla vibradora para cortarlo en rodajas de medio milímetro que se colocaron en una membrana, flotando en un líquido rico en nutrientes. Esto significaba que toda la porción tenía acceso a energía y oxígeno y continuó desarrollando y formando nuevas conexiones cuando se mantuvo en cultivo durante un año.
Junto con el organoide, los científicos agregaron una médula espinal de 1 mm de largo, tomada de un embrión de ratón, y el músculo de la espalda que lo rodea. Las células cerebrales comenzaron automáticamente a enviar conexiones neuronales, se conectaron con la médula espinal y comenzaron a enviar impulsos eléctricos, lo que causó que los músculos se contrajeran.
La ambición es utilizar sistemas como este para estudiar cómo se desarrollan el cerebro humano y el sistema nervioso y por qué las cosas van mal en enfermedades como la enfermedad de las neuronas motoras, la epilepsia y la esquizofrenia.
Lancaster.dijo:
"Obviamente, no solo estamos tratando de crear algo para divertirnos, queremos usar esto para modelar enfermedades y entender cómo se configuran estas redes en primer lugar".
Gray Camp, un genetista del Instituto de Oftalmología Molecular y Clínica en Basilea, Suiza, que no participó en el último trabajo, describió el avance como "un gran paso para el campo". "Es extremadamente emocionante ver evidencia de tractos nerviosos funcionales que surgen del desarrollo del tejido cerebral humano e inervan otros tejidos", dijo.
Parece ser una nueva tendencia en la ciencia para producir y experimentar con pequeños cerebros humanos. Científicos brasileños han descubierto que los organoides comienzan a desarrollar células de la retina. Obviamente, los organoides están luchando por la entrada óptica.
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