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— Paula Piccard 🇵🇷 🏳️‍🌈 🇺🇸 (@Paula_Piccard) June 7, 2021

Un microscopio electrónico de barrido con resolución de cuatro nanómetros fotografió las secciones, lo que permitió acumular 225 millones reproducciones 2D que se unieron después para pasar a un formato 3D. El conjunto de datos contiene información sobre 50.000 células nerviosas, decenas de miles de neuronas reconstruidas, millones de fragmentos de neuronas, 130 millones de sinapsis anotadas y otras estructuras (axones, dendritas, etc).

Aunque la imagen refleja solo una millonésima parte del tamaño del mapa de un cerebro humano, el volumen de memoria necesario para guardar estos datos alcanza los 1,4 petabytes, casi un millón de gigabytes, de lo que se derivan altos gastos para asegurar su almacenamiento. En 2020, investigadores del gigante tecnológico en colaboración con sus colegas del Instituto Médico de Howard Hughes (Maryland) hicieron un conectoma de casi la mitad del cerebro de la mosca de la fruta en el que se aprecia su estructura morfológica y conectividad sináptica.

El fenómeno por sí solo “no es demasiado sorprendente”, comentó uno de los autores del estudio, Jeffrey Loeb, en un comunicado de la ‘Universidad de Illinois en Chicago’. “[Las células gliales] son inflamatorias y su trabajo es limpiar las cosas después de producirse lesiones cerebrales, como la falta de oxígeno o un derrame cerebral”, indicó el científico. Sin embargo, el significado práctico del descubrimiento podría ser mucho más importante, opina Loeb. En particular, resaltó que se trata del primer intento de cuantificar la dinámica de cambios ‘post mortem’ en el tejido cerebral, un aspecto que se ignora actualmente en la medicina, aun cuando se utiliza como material para encontrar tratamientos potenciales de condiciones tales como el autismo, la esquizofrenia y la enfermedad de Alzheimer.

“La mayoría de los estudios asumen que todo en el cerebro se detiene cuando el corazón deja de latir, pero no es así. Nuestros hallazgos serán necesarios para interpretar la investigación sobre los tejidos del cerebro humano. Simplemente no habíamos cuantificado estos cambios hasta ahora”, indicó el científico. “Nuestros hallazgos no significan que debamos desechar los programas de investigación de tejidos humanos, solo significa que los investigadores deben tener en cuenta estos cambios genéticos y celulares, y reducir el intervalo ‘post mortem’ tanto como sea posible para reducir la magnitud de estos cambios”, dijo Loeb. El estudio fue publicado este martes en la revista ‘Scientific Reports’.

Durante años, la bioingeniería ha estado enfocada en el cultivo en laboratorio de organoides, es decir, versiones simplificadas de órganos humanos que resultan de gran utilidad para probar nuevos fármacos o tratamientos. En el caso de las neuronas, hasta ahora solo se habían llegado a producir tejidos artificiales, y la creación nipona supone un gran paso adelante, puesto que se ha conseguido alcanzar la categoría de organoide.

El ‘minicerebro’ fue obtenido a partir de células madre tomadas de un adulto. Los científicos saben convertir estas en distintos tejidos, y en este caso lograron transformarlas en neuronas similares a las de un humano.

Después de cultivar un grupo de células cerebrales, el equipo las dividió y las colocó por separado en una placa de Petri, donde formaron automáticamente redes neuronales entre sí. Es decir, las células se organizaron en una estructura parecida a la de la corteza cerebral.

“Una de las propiedades más interesantes de estos organoides es que resumen verdaderamente en su forma el proceso de desarrollo del cerebro”, comentó la genetista Hideya Sakaguchi, de la Universidad de Kyoto. “Su estructura en capas es muy hermosa y se parece al tejido cerebral real”.

El organoide, reconstruido desde cero, tiene las mismas arquitectura y fisiología que el cerebro humano real, sostiene el equipo investigador en un artículo científico publicado en ‘Stem Cell Reports’ el jueves pasado. En las imágenes que recoge se aprecian sus características circunvoluciones, aunque en un número menor del que normalmente existe en un cerebro humano.

Los autores aseguran que las neuronas artificiales se comportan como las auténticas, pero nunca podrán volverse autoconscientes o convertirse en un organismo íntegro.

El ‘minicerebro’ servirá como herramienta de investigación, permitiendo a los científicos comprender lo que sucede bajo la corteza cerebral. En particular, podría ayudarles a detectar las dosis mínimas de medicamentos que consiguen causar alguna alteración en la actividad neuronal normal.

Según explican los autores de la investigación, dos tercios de las neuronas están distribuidas por todo su cuerpo, por lo que estos animales no dependen de un sistema nervioso central, como ocurre con los vertebrados, ya que las células nerviosas son capaces de tomar decisiones sin que actúe el cerebro.

La investigación, publicada en ‘2019 Astrobiology Science Conference’, se llevó a cabo con pulpos gigantes del Pacífico y pulpos rojos del Pacífico oriental. Estos ejemplares tienen unos 500 millones de neuronas, de las que 350 millones están en los tentáculos en forma de racimos llamados ganglios.

El neurocientífico del comportamiento Dominic Sivitilli, de la Universidad de Washington (EE.UU.), explica que los tentáculos tienen un anillo neural que pasa por alto el cerebro, por lo que “pueden enviarse información sin que el cerebro se dé cuenta de ello”. Así, además, conocen dónde está cada uno, lo que les permite “coordinar acciones” como la locomoción mientras se arrastra, reportó ‘Science Alert’.

Para realizar el estudio, los investigadores les dieron a los pulpos distintos elementos, como bloques, rocas texturadas, ladrillos de Lego y laberintos con comida en su interior y los filmaron mientras exploraban esos objetos y buscaban la comida. También emplearon técnicas de seguimiento del comportamiento y de grabación neural para determinar de qué manera la información fluía a través de su diversificado sistema nervioso.

Así, comprobaron que cuando obtienen información sensorial y motora del entorno, las neuronas de los tentáculos pueden procesarla y actuar en consecuencia sin la participación de su gran cerebro.

“Hay muchas preguntas abiertas sobre cómo estos nodos están conectados entre sí en el sistema nervioso”, explica David Gire, neurocientista de la Universidad de Washington. Según él, una de las preguntas clave sin resolver es cómo puede actuar este tipo de sistema nervioso cuando se “trata de hacer algo complicado”, como “encontrar comida” en el “complejo fondo del océano”.