Así se ve un organoide cerebral. Créditos: ScienceNew.

El cerebro humano es uno de los órganos más complejos y misteriosos de nuestro organismo; no por nada, desde hace mucho tiempo, los investigadores se han dedicado estudiar su funcionamiento. Sin embargo, esta no es una tarea sencilla, ya que trabajar con tejido funcional tiene importantes implicaciones éticas y el tejido postmortem no es sencillo de conseguir.

Adicionalmente, aún queda la duda respecto a la posibilidad de extrapolar los resultados obtenidos en estudios con modelos animales hacia el ser humano. Sin embargo, recientemente un equipo de investigadores ha logrado cultivar tejido cerebral en el laboratorio; lo más sorprendente del caso es que estos pequeños cerebros muestran una actividad eléctrica espontánea, similar a la de un bebé prematuro.

Cerebros humanos cultivados en el laboratorio

Con el objetivo de estudiar diversos tejidos, los científicos han ideado una forma de cultivar organoides; los organoides son versiones miniatura, simplificadas y en tercera dimensión de órganos que se cultivan en el laboratorio. Esta técnica permite la evaluación de las reacciones del tejido a diversos fármacos, además de favorecer el estudio del desarrollo celular ante diferentes condiciones.

Desde hace mucho tiempo, Alysson Muotri, quien se desempeña como neurocientífico, junto a su equipo, se ha dedicado al cultivo de organoides cerebrales para la investigación de este misterioso órgano. Sin embargo, por primera vez lograron cultivar pequeños cerebros que muestran algo semejante a la actividad cerebral de los seres humanos. Para ello, los organoides fueron creados a partir de células madre pluripotentes, las cuales tienen la capacidad de transformarse en cualquier tipo de célula.

Específicamente, convirtieron estas células madre en células de la corteza cerebral humana, estructura encargada de funciones mentales tales como el pensamiento, la memoria, la percepción, entre otras. De esta manera, por un total de 10 meses, cultivaron en el laboratorio cientos de estos pequeños cerebros.

Mientras observaban el desarrollo, los investigadores ejecutaban continuamente distintas evaluaciones a fin de asegurarse de que los genes correctos para el desarrollo cerebral se estuvieran expresando. Adicionalmente, se llevaron a cabo distintas pruebas con un electroencefalograma, a fin de vigilar de cerca la actividad de estos organoides.

Estos cerebros muestran una actividad eléctrica similar a la de los bebés prematuros

A la derecha se observa un organoide cerebral y a la izquierda un cerebro real.

Tras seis meses de desarrollo, se observó que estos pequeños cerebros mostraban una actividad eléctrica similar a la del ser humano. Sin embargo, los patrones de activación no tenían la complejidad temporal que se observa en el cerebro de personas adultas. Más bien, estos organoides estaban mostrando patrones de actividad similares a los estallidos caóticos de actividad cerebral sincronizada característicos de los bebés pretérmino.

Vale acotar que las ondas observadas no eran idénticas a las de los bebés prematuros. No obstante, un modelo de inteligencia artificial entrenado para analizar patrones electroencefalográficos en bebés prematuros logró identificar diversas cualidades compartidas entre la actividad cerebral de los organoides y la de los bebés pretérmino.

De hecho, en 28 semanas de desarrollo, estos pequeños cerebros mostraban un desarrollo similar a la de un bebé de la misma edad. Aun así, no es posible hablar de equivalencia funcional entre los organoides y la corteza neonatal.

Al respecto, se ha planteado la preocupación de que estos pequeños cerebros muestren algún tipo de consciencia; sin embargo, no se ha observado nada relacionado a este fenómeno y, de hacerlo, los investigadores afirman estar dispuestos a acabar el estudio. Finalmente, los investigadores continúan evaluando el proceso de desarrollo de estos organoides y esperan que sus resultados ayuden a comprender el proceso de desarrollo cerebral, así como también la adquisición de enfermedades neurológicas.

Referencia: Nested oscillatory dynamics in cortical organoids model early human brain network development, (2018). https://doi.org/10.1101/358622