Se necesitan muchas conexiones para crear la inteligencia humana. La función cerebral depende de los contactos entre múltiples regiones dentro del cerebro. Para estudiar cómo esta conectividad es posible, y cómo puede salir mal, investigadores internacionales dirigidos por la Universidad de Tokiohan desarrollado un modelo funcional de un tracto cerebral en el laboratorio.
La corteza se divide en áreas de neuronas con funciones distintas, como crear o procesar el habla, el movimiento, la visión, etc. Estas áreas corticales se comunican a través de los tractos cerebrales, formados por haces fascículos de extensiones delgadas y largas de células nerviosas.axones. El estudio de Tokio, dirigido por el Instituto de Ciencias Industriales IIS de la universidad, inventó un método para crear tejido nervioso que imita el tracto cerebral. Esto podría ayudar a responder preguntas sobre cuánto tiempo se forman las conexiones dentro del cerebro y, en última instancia, cómolos tratados integran tareas cognitivas separadas en una inteligencia unificada.
Bajo el liderazgo de Yoshiho Ikeuchi, el equipo cultivó esferoides de neuronas, imitando la corteza cerebral, utilizando células madre pluripotentes inducidas iPSC de humanos. Cuando se colocaron dos esferoides en dos extremos de un microdispositivo que proporcionaba instrucciones físicas, comenzaronpara extender los axones uno hacia el otro a lo largo de un canal estrecho que los separa.
"Después de 25 días, ambos zarcillos de axones llegaron hasta el final del canal y los dos esferoides corticales se conectaron", dice Ikeuchi. "Sabemos que se trataba de una conexión eléctrica funcional, porque si un esferoide se estimulaba eléctricamente, elotros responderían después de un breve retraso. Esto se asemeja a la situación en un cerebro real, donde regiones distantes se comunican durante la cognición ".
El desarrollo del cerebro es complejo y, de hecho, los "tractos cerebrales" solo crecieron en las circunstancias adecuadas. Cuando un extremo del microdispositivo estaba vacío, los axones aún emergían de las neuronas del otro extremo, pero de manera significativamente menos eficiente. Colocación de un objetocomo una cuenta de vidrio en el extremo vacío no hizo nada para mejorar el crecimiento del fascículo.
"Los esferoides que se promueven entre sí para desarrollar fascículos es muy interesante", dice Takaaki Kirihara, primer autor del estudio en iScience . "Implica que los axones opuestos se guían mutuamente, conectando dos grupos de neuronas. Esto podría ayudar a explicar cómo se forman las conexiones recíprocas entre regiones distantes del cerebro, a veces incluso entre diferentes hemisferios".
Aunque los axones que crecen en un microdispositivo no son de ninguna manera lo mismo que un cerebro vivo, hay una pista de que el modelo de cultivo de tejidos era realista. Se sabe que el gen L1CAM es esencial para la formación del tracto cerebral. Cuando L1CAM fue derribadosuprimido en los esferoides, muchos de los axones no se ensamblaron en un paquete. Esto sugiere que el modelo podría usarse para estudiar no solo el tejido cerebral normal, sino también los trastornos del desarrollo del tracto cerebral.
En el futuro, el grupo propone trascender la configuración actual mediante la construcción de un dispositivo de cultivo que se expande a medida que crecen los esferoides corticales, justo cuando el cráneo se agranda durante la infancia. Sin embargo, por ahora, los resultados muestran que las células madre se pueden usarpara crear modelos realistas de neuronas, axones y su crecimiento coordinado. Esto abre la posibilidad de obtener importantes conocimientos sobre cómo está conectado el cerebro joven.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Industriales, Universidad de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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