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1 de Marzo de 2017
Neurociencia

Cerebros creados en el laboratorio

Los científicos copian el órgano más complejo de la naturaleza con la esperanza de resolver los misterios de los trastornos mentales, desde el autismo hasta el alzhéimer.

BRYAN CHRISTIE

En síntesis

Los conocimientos sobre el cerebro humano proceden con frecuencia de experimentos llevados a cabo con ratones, ratas u otros animales. El cerebro de estas especies tiene mucho en común con el humano, pero se halla muy poco plegado, una diferencia que afecta al funcionamiento neural.

Las propiedades únicas del cerebro humano explican en parte por qué los estudios con roedores no han dado lugar a nuevos tratamientos contra diversos trastornos mentales, como el alzhéimer o la esquizofrenia. Ello ha motivado la búsqueda de nuevas formas de llevar a cabo experimentos de neurociencia.

Una alternativa contempla el cultivo de una parte del cerebro en desarrollo en una placa de laboratorio. Es muy probable que estos organoides proporcionen información que no puede obtenerse a partir de estudios realizados con ratones; ya se están usando en investigaciones sobre el virus del Zika.

Todo lo que nos hace humanos reside en el interior de los 1,4 kilos de tejido amarillento que componen nuestro cerebro. Es aquí donde se forjan nuestros pensamientos, donde nacen los sentimientos de amor u odio y donde surgen las ideas más creativas o más perversas de la humanidad. Esta estructura con forma de nuez también es el órgano más complejo que ha creado la naturaleza. El cerebro alberga unos ochenta y seis mil millones de neuronas que tienen que formarse en el momento preciso, migrar al lugar correcto y conectarse del modo adecuado, si queremos sobrevivir y prosperar.

Conocer exactamente cómo se desarrolla y funciona el cerebro humano constituye el desafío más grande de la biología moderna. Casi todo lo que hemos aprendido sobre este órgano desde el nacimiento de la neurociencia, hace más de cien años, es el resultado de los experimentos llevados a cabo con animales, a menudo ratones o ratas. Los científicos podían justificar esta estrategia porque los ratones y los humanos poseemos una misma arquitectura cerebral: contamos con numerosos tipos análogos de neuronas y recurrimos a las mismas regiones cerebrales para desarrollar procesos mentales comunes. Pero los humanos y los roedores diferimos en un aspecto crucial. Mientras que el cerebro del ratón tiene una superficie lisa, el nuestro se halla muy plegado.

Para los legos, esa desigualdad podría parecer trivial. Pero los neurobiólogos creen que el plegamiento supone una diferencia enorme para el funcionamiento del cerebro humano. Permite colocar muchas más neuronas dentro de un mismo volumen y, además, constituye una característica distintiva de todos los animales «inteligentes», como los monos, los gatos, los perros y las ballenas. Los biólogos evolutivos han demostrado que el plegamiento surgió a partir de otra diferencia entre los ratones y las personas: en muchas regiones del cerebro las neuronas se originan a partir de un conjunto específico de células precursoras que en los ratones son muy escasas.

Tales diferencias pueden explicar por qué numerosas mutaciones genéticas habituales que en los humanos provocan trastornos neurológicos graves resultan inocuas en los ratones cuando los científicos las introducen en ellos para estudiar los mecanismos de las enfermedades humanas. Si las mutaciones afectan al desarrollo o al mantenimiento de la arquitectura del cerebro humano o a la función de los tipos de células que solo posee nuestra especie, entonces su estudio en ratones estará condenado al fracaso. De hecho, las características únicas de nuestro cerebro tal vez sean una de las causas por las que al investigar con roedores aún no hayamos encontrado la cura para trastornos mentales como la esquizofrenia, la epilepsia o el autismo.

El reconocimiento de las diferencias entre el cerebro de ratón y el humano ha estimulado la búsqueda de formas más informativas de llevar a cabo los experimentos de neurociencia. Recientemente, mi laboratorio ha dado con una estrategia interesante: cultivar en una diminuta placa de laboratorio la región más grande del cerebro en desarrollo. Estas estructuras cerebrales, denominadas organoides, o minicerebros, proporcionan un modelo del cerebro humano que debería aportar información que no puede obtenerse de los experimentos con ratones. En ellos es posible estudiar lo que sucede cuando se los expone, por ejemplo, al virus del Zika, que puede alterar el desarrollo cerebral en los fetos de las mujeres infectadas; o lo que ocurre cuando un organoide se modifica genéticamente para que imite a un cerebro afectado por una enfermedad neurológica de interés.

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