La idea de cultivar tejido cerebral humano funcional en un plato siempre ha parecido descabellada. Para lograr este objetivo, investigadores de la Universidad de Tokio han desarrollado una técnica para conectar tejido que imita el cerebro cultivado en el laboratorio de una manera que se asemeja a los circuitos de nuestro cerebro.
Formación y caracterización de miembros conectados. Crédito de la imagen: Osaki. et aldoi: 10.1038/s41467-024-46787-7.
«Es difícil estudiar los mecanismos precisos del desarrollo y la función del cerebro», dijeron el Dr. Yoshiho Ikuchi de la Universidad de Tokio y sus colegas.
«Los estudios con animales están limitados por las diferencias entre especies en la estructura y función del cerebro, y las células cerebrales cultivadas en el laboratorio tienden a carecer de conexiones distintas con las células del cerebro humano».
Es más, cada vez nos damos más cuenta de que estas conexiones entre regiones y los circuitos que crean son importantes para muchas de las funciones cerebrales que definen quiénes somos como humanos.
«Estudios anteriores han intentado crear circuitos cerebrales en condiciones de laboratorio, lo que ha hecho avanzar el campo».
Los investigadores han encontrado una manera de crear más conexiones fisiológicas entre neuroorganoides cultivados en laboratorio, un tejido modelo experimental en el que las células madre humanas se cultivan en estructuras de desarrollo tridimensionales que imitan el cerebro.
Lo hicieron conectando organoides a través de haces de axones, que es similar a cómo se conectan las regiones en un cerebro humano vivo.
«En los organoides neuronales individuales cultivados en condiciones de laboratorio, las células comienzan a mostrar relativamente poca actividad eléctrica», dijo el Dr. Tomoya Doenki de la Universidad de Tokio.
«Cuando conectamos dos orgánulos neuronales a haces de axones, pudimos ver cómo estas conexiones bidireccionales contribuían a la generación y sincronización de patrones de actividad entre los orgánulos, mostrando cierta similitud con las conexiones entre dos regiones dentro del cerebro».
Los orgánulos cerebrales asociados con haces de axones mostraron una actividad más compleja que los orgánulos individuales o los asociados mediante técnicas anteriores.
Además, cuando los investigadores estimularon los fascículos axonales utilizando una técnica conocida como optogenética, la actividad de los orgánulos cambió en consecuencia y los orgánulos se vieron afectados por estos cambios durante algún tiempo, en un proceso conocido como plasticidad.
«Estos resultados sugieren que las conexiones de haces coaxiales son importantes para el desarrollo de redes complejas», dijo el Dr. Icochi.
«Cabe señalar que las redes cerebrales complejas son responsables de muchas funciones profundas, como el lenguaje, la atención y las emociones».
«Dado que los cambios en las redes cerebrales se han asociado con muchas afecciones neuropsiquiátricas, es importante comprender mejor las redes cerebrales».
«La capacidad de estudiar los circuitos neuronales humanos cultivados en el laboratorio mejorará nuestro conocimiento sobre cómo se forman y cambian estas redes con el tiempo en diferentes situaciones, y puede conducir a mejores tratamientos para estas condiciones».
el Estancia Fue publicado en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.
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tosaki et al. 2024. Actividad compleja y plasticidad a corto plazo de los orgánulos del cerebro humano conectados recíprocamente a los axones. Nat Comuna 15, 2945; doi: 10.1038/s41467-024-46787-7
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