Los científicos están tratando de crear el cerebro de los humanos y otros animales lo más cerca posible del presente. Esto es importante para los experimentos, el trasplante de órganos y el estudio de enfermedades. Es posible que en un futuro próximo sea posible cultivar muestras con conciencia en tubos de ensayo.
Cerdos sin cabeza
En abril de 2018, la revista Nature publicó una carta abierta de 17 neurofisiólogos líderes en el mundo pidiendo el desarrollo de reglas y restricciones para experimentos con tejido nervioso cultivado artificialmente, ya que muy pronto será posible recrear no solo las estructuras, sino también las funciones del cerebro. En otras palabras, es muy probable que algunas muestras de laboratorio estén a punto de mostrar signos de conciencia y es necesario estar preparado para ello. De hecho, esta fue una respuesta a un informe de científicos de la Universidad de Yale de que mantuvieron vivo el cerebro del cerdo, separado del cuerpo, durante 36 horas. Se utilizó un sistema de bomba térmica BrainEx especialmente diseñado y un sustituto de sangre sintético para restaurar la circulación sanguínea en los cerebros de más de cien animales cuatro horas después de su decapitación. En los cerebros reanimados de esta manera, se encontraron miles de millones de células nerviosas vivas y eficientes. Sin embargo, no hubo actividad eléctrica, esto se demostró mediante un electroencefalograma. Por lo tanto, los científicos concluyeron que el cerebro está vivo, pero está en coma, lo que significa que no hay conciencia. Según los autores del trabajo, los cerebros de cerdo revitalizados pueden servir además como material para probar nuevos medicamentos para el cáncer o la enfermedad de Alzheimer. Además, técnicamente, este descubrimiento puede verse como una forma de mantener vivo un órgano para un mayor trasplante o para hacer que un cerebro cultivado en un laboratorio funcione. Según los autores del trabajo, los cerebros de cerdo revitalizados pueden servir además como material para probar nuevos medicamentos para el cáncer o la enfermedad de Alzheimer. Además, técnicamente, este descubrimiento puede verse como una forma de mantener vivo un órgano para un mayor trasplante o para hacer que un cerebro cultivado en un laboratorio funcione. Según los autores del trabajo, los cerebros de cerdo revitalizados pueden servir además como material para probar nuevos medicamentos para el cáncer o la enfermedad de Alzheimer. Además, técnicamente, este descubrimiento puede verse como una forma de mantener vivo un órgano para un mayor trasplante o para hacer que un cerebro cultivado en un laboratorio funcione.
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Cerebros en un tubo de ensayo
Este problema se ha abordado de cerca desde mediados de la década de 2000, cuando los biólogos japoneses cultivaron constantemente la corteza cerebral, la glándula pituitaria y la copa óptica, una consecuencia de la pared del diencéfalo en el embrión de los mamíferos. Las células madre se han utilizado en todas partes como materiales de construcción. En 2012, científicos estadounidenses obtuvieron en condiciones de laboratorio un prosencéfalo con corteza, cuya etapa de desarrollo correspondía al cerebro de un embrión humano al final del primer trimestre del embarazo. Los expertos de la Universidad de Stanford fueron más allá y tres años después crearon pequeños bultos que imitan el cerebro de un bebé recién nacido inmediatamente después del nacimiento. Al mismo tiempo, investigadores de la Universidad de Ohio cultivaron un cerebro humano completo a partir de células madre, lo que corresponde al nivel de un embrión de cinco semanas. Según los autores del experimento,reproducía casi por completo todas las áreas principales del cerebro, pero faltaba el sistema vascular. Por lo tanto, no pudo desarrollarse ni funcionar más.
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Pequeño pero remoto
Los cerebros de probeta son todavía muy pequeños. Por ejemplo, las dimensiones de las muestras de Stanford son solo de tres a cuatro milímetros. El órgano fabricado en Ohio no es más grande que un borrador en la punta de un lápiz.
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La razón principal de la diminutividad es la falta de oxígeno y nutrientes, que el sistema vascular entrega a los órganos internos. Los cerebros artificiales no tienen tal sistema, y la única forma posible para que las moléculas de las sustancias necesarias penetren es a través de los tejidos.
Además, la solución de nutrientes en la que se cultivan los cerebros no es capaz de reproducir completamente el microambiente específico en el que crece y se desarrolla el cerebro humano. Esto, a su vez, limita el acceso de moléculas de señalización que transmiten señales, o estímulos, de célula a célula. En un organismo vivo, las alteraciones en la transmisión de señales conducen al desarrollo de cáncer, enfermedades autoinmunes y diabetes, en los artificiales, a la limitación de tamaño.
Cerebro de neandertal
Una de las posibles soluciones es la creación de animales quimera, es decir, el trasplante de las partes crecidas del cerebro humano a algún tipo de animal de laboratorio. Los primeros experimentos se llevaron a cabo en ratones. En 2015, especialistas del Instituto Salk de Investigación Biológica (EE. UU.) Anunciaron que trasplantaron orgánulos cultivados en un tubo de ensayo al cerebro de roedores y lograron conectarlos al sistema circulatorio de los animales. Después de tres meses, al 80 por ciento de los ratones se les injertó tejido neural artificial. Es cierto que, como señalan los autores del trabajo, los roedores operados no se volvieron más inteligentes: su comportamiento no difirió del habitual. Los científicos creen que dicha investigación revolucionará la medicina regenerativa y permitirá que las células cultivadas se implanten en humanos. Si los experimentos tienen éxito, será posible trasplantar cualquier orgánulo creado en un tubo de ensayo, incluidos los de neandertal. No hace mucho tiempo, los biólogos estadounidenses obtuvieron el cerebro de un neandertal en el laboratorio. Para ello, se introdujo una mutación característica del genoma de los pueblos antiguos en el ADN de las células madre. Una mutación cambió radicalmente la estructura de las conexiones neuronales e incluso la forma de los orgánulos.
Las neuronas en el tejido nervioso neandertal migraron más rápido y formaron menos sinapsis en comparación con el cerebro humano. Según los autores del estudio, esto es similar a lo que sucede en los orgánulos hechos de células autistas. Pero el tejido neural artificial en sí mismo dice poco sobre cómo funcionará el cerebro adulto, y esto es lo que a los científicos les interesa especialmente.
Para comprender todos los procesos que tienen lugar en el cerebro de Neandertal, debe fijar la actividad eléctrica en él, lo que indica conciencia. Y aquí los científicos entrarán en la zona gris, sobre la que advirtieron los autores de la carta de abril. Tendrán un modelo experimental maravilloso que ayudará a responder muchas preguntas, pero este modelo sentirá todo y probablemente lo entenderá.
Alfiya Enikeeva
