Por primera vez, el tejido cerebral cultivado en un laboratorio ha exhibido espontáneamente actividad eléctrica, y se ve sorprendentemente similar a la actividad cerebral humana. Más específicamente, se asemeja a la actividad cerebral de los bebés prematuros.
Este es un gran descubrimiento que ofrece posibilidades para estudiar el desarrollo temprano de los trastornos cerebrales.
También ha dejado a algunos científicos con dudas.
Estos cerebros cultivados en laboratorio se conocen como organoides – versiones tridimensionales, en miniatura, simplificadas de órganos cultivados en un laboratorio con fines de investigación, como la prueba de respuestas a fármacos o el desarrollo celular bajo ciertas condiciones adversas.
La investigación se presentó por primera vez en una conferencia. en noviembre de 2018, y ahora ha sido revisado por pares y publicado en Célula madre celular.
"El nivel de actividad neuronal que estamos viendo no tiene precedentes in vitro", dice el neurocientífico Alysson Muotri de la Universidad de California en San Diego.
"Estamos un paso más cerca de tener un modelo que realmente pueda generar estas primeras etapas de una red neuronal sofisticada".
Muotri ha estado desarrollando organoides cerebrales en su laboratorio para algunos años, pero esta es la primera vez que él y su equipo han visto algo parecido a la actividad cerebral humana.
Crecieron los organoides en cuestión de humanos pluripotente células madre o células madre que pueden convertirse en cualquier otro tipo de célula. Indujeron que estos 'espacios en blanco' se convirtieran en células que componen el corteza cerebral, la región del cerebro responsable de cosas realmente importantes como la memoria, la percepción, la cognición, el pensamiento y el procesamiento sensorial.
Puede ver una sección transversal de uno de los organoides a continuación.
(Laboratorio Muotri / UCTV)
Cientos de estos pequeños cerebros se cultivaron en cultivo durante un período de 10 meses, con pruebas para garantizar que se expresaran los genes correctos para el desarrollo del cerebro. También monitorearon continuamente los órganos con electroencefalografía (EEG).
A los seis meses Naturaleza informes, los cerebros mostraban una actividad cerebral muy enérgica, mucho más de lo que el equipo había notado antes.
En el análisis, la actividad no se parecía mucho a la actividad cerebral organizada y predecible de un adulto. Pero sí se parecía a un tipo diferente de actividad cerebral. Tenía patrones en común con las explosiones caóticas de actividad cerebral sincronizada que se observan en los recién nacidos prematuros.
"Si bien la actividad de la red de los organoides no exhibe la complejidad temporal completa observada en los adultos, el patrón de períodos alternos de inactividad y eventos sincronizados en la red es similar a las firmas electrofisiológicas presentes en el electroencefalograma infantil prematuro". los investigadores escribieron en su artículo
No era exactamente lo mismo. Pero un modelo de aprendizaje automático capacitado en firmas de EEG prematuro pudo identificar muchas características en común con una línea de tiempo de desarrollo normal. Durante las últimas 28 semanas, los organoides parecían estar en una trayectoria de desarrollo similar a la de un bebé prematuro de la misma edad.
Los organoides cerebrales no son como las partes de los cerebros humanos reales: no solo se reducen y simplifican, sino que tampoco tienen otras regiones cerebrales para conectarse. También fueron diseñados para ser deficientes en una proteina eso es esencial para la función normal de las neuronas.
Pero podrían representar un paso hacia una mejor comprensión del desarrollo del cerebro, ya que los cerebros de los bebés prematuros no son exactamente fáciles de encontrar y los cerebros adultos son notoriamente complicados.
"Si bien no reclamamos equivalencia funcional entre los organoides y una corteza neonatal completa", los investigadores escribieron, "los resultados actuales representan el primer paso hacia un modelo in vitro que captura algunas de las dinámicas oscilatorias espacio-temporales complejas del cerebro humano".
Los investigadores continuarán intentando desarrollar aún más los cerebros para ver si continúan madurando.
Pero otros están realmente preocupados por la proximidad del desarrollo de la conciencia en una tina de cultivo en un laboratorio. Hasta ahora, ninguno de los cerebros muestra signos de conciencia, pero a medida que el experimento continúa, podría ser una posibilidad.
"Cuanto más se acercan al bebé prematuro, más deben preocuparse", dijo el neurocientífico Christof Koch, del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle. Naturaleza En noviembre de 2018, cuando se presentó la investigación en.
Dada la cuidadosa ingeniería de los organoides para inhibir la función normal, los investigadores no están preocupados en esta etapa. Sin embargo, si alguno comienza a mostrar signos de conciencia, considerarán cerrar el proyecto.
La investigación ha sido publicada en Célula madre celular.
Este artículo ha sido actualizado desde nuestra cobertura de la presentación preimpresa de este trabajo en noviembre de 2018.