En 2013, un equipo europeo desarrolló un cerebro de cuatro milímetros de diámetro, el tamaño de un guisante, para estudiar las enfermedades neurológicas. Desde entonces, no se habla de otra cosa que no sean blobs, conocidos científicamente como organoides cerebrales o minicerebros.
Los científicos que crean estas estructuras en sus laboratorios, creen que marcarán el comienzo de una nueva era de descubrimientos. Los bioingenieros, por otra parte, consideran que los minicerebros podrían actuar como biocomputadoras potentes y eficientes. Pero, ¿qué son exactamente?
Si nos guiamos solo por el nombre, podemos pensar erróneamente que son modelos a escala del cerebro humano cuando no es así. Estas estructuras tienen vida y es por eso que están en todas partes.
¿Qué son los minicerebros?
Dichos organoides son, básicamente, manchas de tejido cerebral humano cultivadas en laboratorio. Se forman a partir de células madre, un tipo de célula inmadura que puede dar lugar a cualquier bioestructura celular, ya sea sangre, piel, intestino o cerebro.
Las células madre utilizadas para cultivar minicerebros pueden provenir de células humanas adultas o de tejido embrionario humano. Se recolectan y luego se exponen a químicos para convertirlas en células pluripotentes inducidas (iPSC), la base de todos los órganos
Una vez hecho esto, los científicos incorporan las células madre en una matriz rica en proteínas, una sustancia que las sostiene mientras se dividen y construyen una forma 3D. Siendo precisos, la forma del cerebro humano.
Así que, podemos pensar en los minicerebros como un órgano funcional e independiente porque eso son. Los organoides cerebrales se vuelven más complejos a medida que se desarrollan, de manera similar a como los embriones humanos se vuelven más complejos en el útero. Y con el tiempo, llegan a contener múltiples tipos de células que también se encuentran en los cerebros humanos de tamaño normal.
No se trata de un modelo a escala, sino de un pequeño cerebro en crecimiento. Es por eso que se han popularizado en el mundo de la ciencia y la tecnología.
Organoides con potencial científico
Como se forman con células naturales, y crecen imitando funciones específicas del tejido cerebral, los minicerebros se pueden utilizar en toda clase de investigaciones.
Por ejemplo, actualmente se están empleando para probar fármacos que pueden causar defectos de nacimiento y trastornos del desarrollo si se toma durante el embarazo. Además, algunos organoides se están combinando con estructuras similares a los ojos, llamadas copas ópticas, para estudiar la sensibilidad de la retina.
En esencia, estos minicerebros han llegado para reemplazar al cerebro humano en los ensayos científicos, ya que se trata de una estructura mucho más simple y fácil de manipular.
Si los científicos quisieran, podrían acelerar el crecimiento de los organoides para estudiar trastornos neurodegenerativos propios de la vejez, como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. Incluso podrían usar estas estructuras diminutas para practicar tratamientos, sin tener que someter a un paciente o un animal a una cirugía.
En el futuro, es posible que los minicerebros reemplacen a las células en placas de laboratorio y en animales. Sin embargo, eso es solo el principio de todo.
Los verdaderos “cerebros informáticos”
Un grupo de investigadores describió en un estudio reciente su plan para transformar organoides cerebrales en un hardware biológico, capaz de realizar tareas computacionales avanzadas.
Ellos llaman a esta nueva tecnología «inteligencia organoide» (OI) y, de ser posible, marcaría un cambio radical en las computadoras. Ya no tendríamos placas de silicio, sino cerebros diseñados para aprender y procesar información.
Dado que los organoides comparten muchos de los tipos de células que permiten que nuestros propios cerebros adquieran y almacenen información, los investigadores dicen que son adecuados para tareas computacionales que requieren del aprendizaje.
«Los cerebros tienen una capacidad asombrosa para almacenar información, estimada en 2500 TB con alrededor de 100 mil millones de neuronas conectadas a través de más de 1015 puntos de conexión. Esa es una diferencia de poder enorme en comparación con nuestra tecnología actual”.
John Hartung, profesor de microbiología en la Universidad John Hopkins
Visto lo visto, no es extraño que se hable tanto de los minicerebros. Aunque muchas de estas ideas parezcan futuristas, también lo era el hecho de cultivar cerebros funcionales en miniatura, y eso ya sucedió. Así que puede que realmente nos lleven a una nueva era científica y tecnológica.
Referencias:
Organoid intelligence (OI): the new frontier in biocomputing and intelligence-in-a-dish https://www.doi.10.3389/fsci.2023.1017235
Applications of brain organoids in neurodevelopment and neurological diseases https://doi.org/10.1186/s12929-021-00728-4
