La circulación y la actividad celular se restablecieron en el cerebro de un cerdo cuatro horas después de su muerte, un hallazgo que desafía las suposiciones de larga data sobre el momento y la naturaleza irreversible del cese de algunas funciones cerebrales después de la muerte, informan los científicos de Yale el 18 de abril en la revista Naturaleza .
El cerebro de un cerdo postmortem obtenido de una planta empacadora de carne fue aislado y circulado con una solución química especialmente diseñada. Se observaron muchas funciones celulares básicas, que una vez se pensó que cesan segundos o minutos después de que cese el oxígeno y el flujo sanguíneo, informaron los científicos.
"El cerebro intacto de un mamífero grande retiene una capacidad previamente infravalorada para la restauración de la circulación y ciertas actividades moleculares y celulares varias horas después del paro circulatorio", dijo el autor principal Nenad Sestan, profesor de neurociencia, medicina comparada, genética y psiquiatría.
Sin embargo, los investigadores también enfatizaron que el cerebro tratado carecía de señales eléctricas globales reconocibles asociadas con la función cerebral normal.
"En ningún momento observamos el tipo de actividad eléctrica organizada asociada con la percepción, la conciencia o la conciencia", dijo el coautor principal Zvonimir Vrselja, investigador asociado en neurociencia. "Definido clínicamente, este no es un cerebro vivo,pero es un cerebro celularmente activo "
La muerte celular dentro del cerebro generalmente se considera un proceso rápido e irreversible. Cortado del oxígeno y el suministro de sangre, la actividad eléctrica del cerebro y los signos de conciencia desaparecen en segundos, mientras que las reservas de energía se agotan en minutos. La comprensión actual se mantieneque se activa una cascada de lesiones y moléculas de muerte que conducen a una degeneración generalizada e irreversible.
Sin embargo, los investigadores en el laboratorio de Sestan, cuya investigación se centra en el desarrollo y la evolución del cerebro, observaron que las pequeñas muestras de tejido con las que trabajaban mostraban signos de viabilidad celular, incluso cuando el tejido se cosechaba varias horas después de la muerte. Intrigados, obtuvieron los cerebrosde cerdos procesados para la producción de alimentos para estudiar qué tan extendida podría estar esta viabilidad postmortem en el cerebro intacto. Cuatro horas después de la muerte del cerdo, conectaron la vasculatura del cerebro para hacer circular una solución formulada de manera única que desarrollaron para preservar el tejido cerebral, utilizando un sistemalo llaman BrainEx. Descubrieron que se preservaba la integridad de las células neurales y se restauraba cierta funcionalidad de las células neuronales, gliales y vasculares.
El nuevo sistema puede ayudar a resolver un problema molesto: la incapacidad de aplicar ciertas técnicas para estudiar la estructura y la función del cerebro intacto de los grandes mamíferos, lo que dificulta las investigaciones rigurosas sobre temas como las raíces de los trastornos cerebrales, así como las enfermedades neuronalesconectividad tanto en condiciones saludables como anormales.
"Anteriormente, solo hemos podido estudiar células en el gran cerebro de los mamíferos en condiciones estáticas o en gran parte bidimensionales utilizando pequeñas muestras de tejido fuera de su entorno nativo", dijo el coautor Stefano G. Daniele, MD /Candidato a doctorado: "Por primera vez, podemos investigar el cerebro grande en tres dimensiones, lo que aumenta nuestra capacidad de estudiar las interacciones celulares complejas y la conectividad".
Si bien el avance no tiene una aplicación clínica inmediata, la nueva plataforma de investigación algún día podrá ayudar a los médicos a encontrar formas de ayudar a salvar la función cerebral en pacientes con accidente cerebrovascular, o probar la eficacia de nuevas terapias dirigidas a la recuperación celular después de una lesión, dicen los autores.
La investigación fue financiada principalmente por la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud NIH.
"Esta línea de investigación tiene la esperanza de avanzar en la comprensión y el tratamiento de los trastornos cerebrales y podría conducir a una nueva forma de estudiar el cerebro humano postmortem", dijo Andrea Beckel-Mitchener, jefa de neurogenómica funcional del Instituto Nacional de Mental del NIHSalud, que cofinancia la investigación.
Los investigadores dijeron que no está claro si este enfoque puede aplicarse a un cerebro humano recientemente fallecido. La solución química utilizada carece de muchos de los componentes que se encuentran de forma nativa en la sangre humana, como el sistema inmunitario y otras células sanguíneas, lo que hace quesistema experimental significativamente diferente de las condiciones normales de vida. Sin embargo, el investigador enfatizó que cualquier estudio futuro que involucre tejido humano o la posible recuperación de la actividad eléctrica global en el tejido animal postmortem debe realizarse bajo estricta supervisión ética.
"La restauración de la conciencia nunca fue un objetivo de esta investigación", dijo el coautor Stephen Latham, director del Centro Interdisciplinario de Bioética de Yale. "Los investigadores estaban preparados para intervenir con el uso de anestésicos y la reducción de la temperatura para detener la organización global organizada".actividad eléctrica si surgiera. Todos acordaron de antemano que los experimentos que implican una actividad global revivida no podrían avanzar sin estándares éticos claros y mecanismos de supervisión institucional ".
Existe un imperativo ético de usar herramientas desarrolladas por Brain Initiative para desentrañar los misterios de las lesiones y enfermedades cerebrales, dijo Christine Grady, jefa del Departamento de Bioética del Centro Clínico de los NIH.
"También es nuestro deber trabajar con los investigadores para navegar de manera reflexiva y proactiva cualquier posible problema ético que puedan encontrar a medida que abren nuevas fronteras en la ciencia del cerebro", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Yale . Original escrito por Bill Hathaway. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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