Investigadores de la Universidad de California han creado mini cerebros humanos en laboratorio a partir de células madre modificadas genéticamente y observado que generan señales de actividad neurológica (ondas cerebrales) similares a las del cerebro de un bebé humano prematuro.
Más concretamente, se valieron de células madre humanas para que formaran tejido del córtex, una región del cerebro que controla la cognición e interpreta la información sensorial. Los resultados se presentaron inicialmente en la 2018 Neuroscience Meeting, celebrada el pasado mes de noviembre en San Diego, y han sido publicados ahora en la revista Cem Stell Cem.
Observaron que crecieron cientos de organoides cerebrales durante 10 meses y analizaron las células individuales de ese tejido para confirmar que expresaban la misma colección de genes que se ven en los cerebros humanos en desarrollo.
Fue así como contemplaron que en ese tejido cerebral en desarrollo se producían ondas cerebrales similares a las de los humanos, mediante unos patrones eléctricos parecidos a los de los bebés prematuros.
Patrones eléctricos EEG
Registraron patrones eléctricos, o actividad de electroencefalograma (EEG), a través de la superficie de esos mini cerebros. A los seis meses, los organoides se multiplicaban a una tasa más alta que otros organoides del cerebro creados anteriormente, lo que sorprendió al equipo.
Los patrones de EEG también fueron inesperados. En cerebros maduros, las neuronas forman redes sincronizadas que disparan con ritmos predecibles. Pero los organoides mostraban patrones irregulares de EEG que se asemejaban a las explosiones caóticas de actividad eléctrica sincronizada observada en los cerebros humanos en desarrollo.
Cuando los investigadores compararon estos ritmos con los EEG de los bebés prematuros, encontraron que los patrones de los organoides imitaban a los de los bebés nacidos entre las 25 y las 39 semanas posteriores a la concepción.
El director de esta investigación, Alysson Muotri, aclara que este descubrimiento no significa que esos organoides puedan considerarse cerebros humanos, ya que no contienen todos los tipos de células que se encuentran en la corteza cerebral humana y tampoco se conectan a otras regiones del cerebro.
¿Son conscientes?
Sin embargo, Muotri reconoce que podría ser difícil saber cuándo un organoide está volviéndose consciente, ya que los científicos ni siquiera están de acuerdo en cómo medir la consciencia en los adultos o cuándo aparece en los bebés. En cualquier caso, Muotri se plantea detener el proyecto si hubiera evidencia de que los organoides se han vuelto conscientes, aunque por ahora sean muy primitivos.
No obstante, el descubrimiento plantea cuestiones éticas en el caso de que esos organoides cerebrales llegaran a desarrollar algún tipo de consciencia, dice el neurocientífico Christof Koch, presidente y director científico del Allen Institute for Brain Science en Seattle, Washingto, citado por la revista Nature. "Cuanto más nos acerquemos al bebé prematuro, más debemos preocuparnos" de estos aspectos éticos, añade.
"Esto es muy intrigante y muy sorprendente", añade Hongjun Song, un neurocientífico del desarrollo en la Universidad de Pennsylvania en Filadelfia, citado también por Nature. Aunque el trabajo es preliminar, agrega, las similitudes con los patrones de EEG prematuros en los bebés sugieren que los organoides podrían eventualmente ser útiles para estudiar trastornos del desarrollo cerebral, como la epilepsia o el autismo.
Más concretamente, se valieron de células madre humanas para que formaran tejido del córtex, una región del cerebro que controla la cognición e interpreta la información sensorial. Los resultados se presentaron inicialmente en la 2018 Neuroscience Meeting, celebrada el pasado mes de noviembre en San Diego, y han sido publicados ahora en la revista Cem Stell Cem.
Observaron que crecieron cientos de organoides cerebrales durante 10 meses y analizaron las células individuales de ese tejido para confirmar que expresaban la misma colección de genes que se ven en los cerebros humanos en desarrollo.
Fue así como contemplaron que en ese tejido cerebral en desarrollo se producían ondas cerebrales similares a las de los humanos, mediante unos patrones eléctricos parecidos a los de los bebés prematuros.
Patrones eléctricos EEG
Registraron patrones eléctricos, o actividad de electroencefalograma (EEG), a través de la superficie de esos mini cerebros. A los seis meses, los organoides se multiplicaban a una tasa más alta que otros organoides del cerebro creados anteriormente, lo que sorprendió al equipo.
Los patrones de EEG también fueron inesperados. En cerebros maduros, las neuronas forman redes sincronizadas que disparan con ritmos predecibles. Pero los organoides mostraban patrones irregulares de EEG que se asemejaban a las explosiones caóticas de actividad eléctrica sincronizada observada en los cerebros humanos en desarrollo.
Cuando los investigadores compararon estos ritmos con los EEG de los bebés prematuros, encontraron que los patrones de los organoides imitaban a los de los bebés nacidos entre las 25 y las 39 semanas posteriores a la concepción.
El director de esta investigación, Alysson Muotri, aclara que este descubrimiento no significa que esos organoides puedan considerarse cerebros humanos, ya que no contienen todos los tipos de células que se encuentran en la corteza cerebral humana y tampoco se conectan a otras regiones del cerebro.
¿Son conscientes?
Sin embargo, Muotri reconoce que podría ser difícil saber cuándo un organoide está volviéndose consciente, ya que los científicos ni siquiera están de acuerdo en cómo medir la consciencia en los adultos o cuándo aparece en los bebés. En cualquier caso, Muotri se plantea detener el proyecto si hubiera evidencia de que los organoides se han vuelto conscientes, aunque por ahora sean muy primitivos.
No obstante, el descubrimiento plantea cuestiones éticas en el caso de que esos organoides cerebrales llegaran a desarrollar algún tipo de consciencia, dice el neurocientífico Christof Koch, presidente y director científico del Allen Institute for Brain Science en Seattle, Washingto, citado por la revista Nature. "Cuanto más nos acerquemos al bebé prematuro, más debemos preocuparnos" de estos aspectos éticos, añade.
"Esto es muy intrigante y muy sorprendente", añade Hongjun Song, un neurocientífico del desarrollo en la Universidad de Pennsylvania en Filadelfia, citado también por Nature. Aunque el trabajo es preliminar, agrega, las similitudes con los patrones de EEG prematuros en los bebés sugieren que los organoides podrían eventualmente ser útiles para estudiar trastornos del desarrollo cerebral, como la epilepsia o el autismo.
Comprender los ritmos EEG
Song también piensa que estudiar cómo se originan los patrones de EEG en un organoide podría ayudar a comprender cómo emergen los ritmos de EEG en un cerebro humano en desarrollo.
Los artífices de este descubrimiento se proponen cultivar organoides durante más tiempo para ver si continúan madurando, así como para averiguar si esos mini-cerebros funcionan como una corteza cerebral normal, conectándolas a organoides que simulan otras partes del cerebro o del cuerpo.
Los organoides son grupos de células cultivadas en laboratorio que proceden de un tejido o de células madre que permiten a los científicos observar en directo pequeños órganos, como corazones, cerebros, hígados o riñones, ya que al tener la misma forma y función que las células primarias, imitan al órgano de origen.
Tal como explicamos en otro artículo, investigadores de la Escuela Bloomberg de Salud Pública de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, EE.UU.) desarrollaron en 2016 pequeños "mini-cerebros" compuestos de muchas de las neuronas del cerebro humano que reproducen algunas de sus funcionalidades. La nueva investigación aporta que esta línea de investigación biomédica puede tropezar con un obstáculo ético si se confirma que esos organoides pueden adquirir algún tipo de consciencia.
Song también piensa que estudiar cómo se originan los patrones de EEG en un organoide podría ayudar a comprender cómo emergen los ritmos de EEG en un cerebro humano en desarrollo.
Los artífices de este descubrimiento se proponen cultivar organoides durante más tiempo para ver si continúan madurando, así como para averiguar si esos mini-cerebros funcionan como una corteza cerebral normal, conectándolas a organoides que simulan otras partes del cerebro o del cuerpo.
Los organoides son grupos de células cultivadas en laboratorio que proceden de un tejido o de células madre que permiten a los científicos observar en directo pequeños órganos, como corazones, cerebros, hígados o riñones, ya que al tener la misma forma y función que las células primarias, imitan al órgano de origen.
Tal como explicamos en otro artículo, investigadores de la Escuela Bloomberg de Salud Pública de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, EE.UU.) desarrollaron en 2016 pequeños "mini-cerebros" compuestos de muchas de las neuronas del cerebro humano que reproducen algunas de sus funcionalidades. La nueva investigación aporta que esta línea de investigación biomédica puede tropezar con un obstáculo ético si se confirma que esos organoides pueden adquirir algún tipo de consciencia.
Referencias
Nested oscillatory dynamics in cortical organoids model early human brain network development. Cleber A. Trujillo et al. 2018 Neuroscience. DOI:https://doi.org/10.1101/358622
Complex Oscillatory Waves Emerging from Cortical Organoids Model Early Human Brain Network Development. Cell Stem Cell. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2019.08.002
Nested oscillatory dynamics in cortical organoids model early human brain network development. Cleber A. Trujillo et al. 2018 Neuroscience. DOI:https://doi.org/10.1101/358622
Complex Oscillatory Waves Emerging from Cortical Organoids Model Early Human Brain Network Development. Cell Stem Cell. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2019.08.002