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Pequeños cerebros cultivados en laboratorios producen señales eléctricas como bebés prematuros


El tejido cerebral cultivado en un laboratorio ha mostrado por primera vez actividad eléctrica espontánea. Los "cerebros" se desarrollaron en un laboratorio de la Universidad de California, San Diego, y mostraban signos de actividad cerebral que generalmente se observan en bebés prematuros.

El informe sobre el resultado aún no ha sido revisado por pares, pero si recibe luz verde para su publicación, podría cambiar la forma en que entendemos el desarrollo temprano de los trastornos cerebrales. Los cerebros cultivados en laboratorio se conocen como organoides.

Órganos simples cultivados para pruebas y observación

Son versiones simplificadas en 3D en miniatura de órganos que se utilizan para probar medicamentos y otras investigaciones, como el desarrollo celular en condiciones particulares. El neurocientífico Alysson Muotri ha estado involucrado con el cultivo de organoides en su laboratorio durante años, pero esta es la primera vez que se observa un resultado así.

El experimento implicó el cultivo de organoides a partir de células madre pluripotentes humanas o células madre que pueden convertirse en cualquier otro tipo de célula. Estas células "en blanco" se utilizaron para convertirse en células de la corteza cerebral, la parte del cerebro que se ocupa de la memoria, la percepción, la cognición, el pensamiento y el procesamiento sensorial.

Los cerebros revelaron estrechas similitudes con los bebés prematuros

Muotri y su equipo desarrollaron cientos de estos diminutos cerebros durante un período de 10 meses. Se llevaron a cabo pruebas continuas para garantizar que se expresaran los genes correctos para el desarrollo del cerebro.

Cada cerebro también fue monitoreado constantemente los órganos con electroencefalografía (EEG). El equipo informó que después de 6 meses de crecimiento, los diminutos cerebros expresaban actividad cerebral energética, más que en estudios anteriores.

Actividad similar a la humana claramente detectada

Sin embargo, la energía no era como la de un adulto humano normal con una actividad predecible y organizada. De hecho, las ondas eran más similares a la actividad cerebral observada en los bebés prematuros.

"Si bien la actividad de la red de los organoides no exhibe la complejidad temporal completa que se observa en los adultos, el patrón de períodos alternos de quiescencia y eventos sincronizados con la red es similar a las firmas electrofisiológicas presentes en el EEG de bebés humanos prematuros", escribieron los investigadores en su artículo.

La investigación adicional ampliará la comprensión de los trastornos cerebrales

Los patrones cerebrales no eran exactamente los mismos que los de los bebés prematuros, pero un modelo de aprendizaje automático entrenado en firmas de EEG prematuros pudo identificar muchas características en común con una línea de tiempo de desarrollo normal. Después de la marca de 28 semanas, los organoides parecían desarrollarse de una manera muy similar a un bebé prematuro de la misma edad.

"Si bien no afirmamos equivalencia funcional entre los organoides y una corteza neonatal completa", escribieron los investigadores, "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 tratando de desarrollar más los brainlets para ver si continúan madurando.

La investigación se presentó en la reunión anual de la Society for Neuroscience a principios de noviembre y se publicó en el recurso de preprint bioRxiv.


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