Entender el funcionamiento del cerebro; la conciencia, el pensamiento humano, las emociones y la espiritualidad es complejo. La comunicación entre neuronas y las distintas combinaciones posibles de éstas para producir un solo estímulo, hacen del cerebro algo impresionante, por lo que han sido estudiados por la psicología, las neurociencias y la medicina durante mucho tiempo. Esto con la finalidad de comprender las bases del pensamiento humano; es decir, entendernos a nosotros mismos. De la misma forma ha habido un interés particular por buscar el origen y soluciones para enfermedades que afectan al cerebro, cómo Alzheimer y esquizofrenia, igual que disfunciones cognitivas cómo el autismo, en donde existen alteraciones en la comunicación neuronal entre regiones del cerebro.
Para poder entender mejor el funcionamiento del cerebro en los mencionados estados de enfermedad, los científicos han desarrollado cultivos de cerebros artificiales, estructuras esféricas pequeñas que se pueden manipular fuera del organismo en cultivos celulares. Esos cultivos se originan a partir de células humanas, para que los cerebros artificiales tengan características genéticas y celulares idénticas y estructuras similares al sistema nervioso central humano. Estos cerebros artificiales después de algunos meses en cultivo forman estructuras anatómicas que imitan a los órganos y que son llamados organoides cerebrales (-oides: semejante). Estas son, estructuras pequeñas que no sobrepasan el tamaño de un pulgar, y por lo mismo no comparten muchas de las características anatómicas complejas de un cerebro humano. Sin embargo, son modelos experimentales extremadamente útiles para investigar el origen y comportamiento de enfermedades neurodegenerativas, infecciosas y trastornos neurológicos sin necesidad de usar animales de experimentación. El uso de animales de experimentación ha sido un tema polémico en la bioética.
Además, el uso de organoides ha permitido también, investigar el desarrollo embrionario de diferentes órganos, enfermedades crónicas e infecciosas, y el desarrollo de tratamientos personalizados para cada paciente. Curiosamente, los organoides tienen la capacidad de organizar sus células de igual forma que un órgano humano, debido a su propiedad de auto-ensamble. En específico, los organoides cerebrales tienen la capacidad de organizar y estructurar las conexiones entre neuronas y formar conexiones sinápticas (comunicación entre neuronas).
También se ha estudiado el trasplante de organoides cerebrales en cerebros de ratas, los cuales se integran en ellos, e incluso responden a diferentes estímulos, por ejemplo los visuales. Las futuras perspectivas del uso de organoides cerebrales incluyen modelos que utilizan inteligencia artificial, dónde se propone monitorearlos y estimularlos con electrodos. Esto, con la finalidad de que los organoides aprendan patrones de estímulos eléctricos y que sean capaces de procesar información. En consecuencia, esto genera un modelo bio-computacional que realiza tareas de una minicomputadora, es decir, un sistema capaz de recibir señales de entrada y generar señales de salida. A esto lo llaman inteligencia organoide, una tecnología emergente que utiliza inteligencia artificial proveniente de circuitos neuronales artificiales.
El desarrollo de organoides cerebrales otorga una solución para realizar estudios que no han sido posibles, debido a las limitantes bioéticas de la experimentación en humanos. Además, permiten el desarrollo de tratamientos personalizados, y la apertura de nuevas áreas de investigación con la finalidad de entender mejor el funcionamiento de nuestro cerebro y sus enfermedades que lo afectan.
Figura 1. Imagen microscópica de un Organoide Cerebral (foto de Miltenyi Biotec)
En azul se observan las neuronas, en magenta las células que originan a las neuronas y en amarillo las células en división.
Referencias bibliográficas
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