La creación de una 'inteligencia sintética' y el trasplante de neuronas humanas cultivadas en el cerebro de ratas. Parece ciencia ficción pero son investigaciones científicas que se han publicado esta semana en revistas científicas tan prestigiosas como Nature y Neuron.

En ambos casos, el objetivo es avanzar en el conocimiento del cerebro humano, el órgano más complejo y enigmático de nuestro cuerpo. De su entendimiento depende el abordaje de algunas de las enfermedades que, como el alzhéimer o el parkinson, siguen sin cura. Por ello los avances científicos, que van muy despacio en relación con otros órganos, son recibidos con la máxima expectación entre la comunidad científica. "Estos estudios abren nuevos campos de conocimiento que ayuden a entender cómo funciona el cerebro", apunta el neurocientífico e investigador ICREA de la Universidad Autónoma de Barcelona.

Trasplante de neuronas a ratas

En el caso de la investigación de Nature, científicos de Stanford (California, EEUU) han implantado neuronas humanas en ratas y han conseguido que estas neuronas envíen señales y respondan a estímulos de la rata. Una integración en el animal que abre una vía a terapias para tratar enfermedades y trastornos cerebrales. "El cerebro lo tenemos como un órgano muy plástico pero que no es capaz de reemplazar bien sus funciones. Por tanto ser capaces de añadir o reemplazar tejido abre oportunidades a potenciar la plasticidad y la capacidad del cerebro de seguir desarrollando zonas, que a veces se pierde", explica Álvaro Sánchez Ferro, portavoz de la Sociedad Española de Neurología (SEN).

El cerebro lo tenemos como un órgano muy plástico pero que no es capaz de reemplazar bien sus funciones."

Álvaro sánchez ferro

Esas neuronas implantadas se realizaron a partir de células madres que se organizaron en estructuras similares al cerebro. El resultado se denomina organoide cerebral y los científicos lograron que tuvieran una función sensitiva. Para Lluís Montoliu, investigador del CSIC, vicedirector del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) el de Nature “es un experimento sorprendente y un avance muy significativo, que combina estudios en el laboratorio (organoides) con estudios con animales (trasplante de organoides al cerebro de ratas de laboratorio”, asegura en declaraciones a SMC España.

Una inteligencia sintética

El otro avance conocido esta semana es la creación de una especie de inteligencia sintética. Científicos de varias universidades y la empresa Cortical Labs consiguieron que neuronas creadas a partir de células madre de ratón y humano fueran capaces de aprender a jugar al videojuego clásico Pong, de 1972.

La publicación en Neuron revela cómo los científicos crearon un sistema llamado DishBrain (cerebro plato) en el que hicieron crecer las neuronas. La placa tenía microelectrodos en ambos extremos que indicaban si la pelota se encontraba a un lado u otro, y según la frecuencia de la activación se veía la distancia de la pelota. Tras cinco minutos, explica el estudio, las células habían aprendido a jugar al juego.

Los autores apuntan en la revista que una inteligencia biológica sintética, "antes confinada al reino de la ciencia ficción", puede abrirse paso con esta metodología. "DishBrain ofrece el enfoque más sencillo para comprobar cómo funciona el cerebro y obtener información sobre enfermedades debilitantes como la epilepsia y la demencia", afirmó en twitter el director general de Cortical Labs (empresa implicada en el descubrimiento), Hon Weng Chong.

Han conseguido replicar una función del cerebro humano en una placa

álvaro sánchez ferro

El cerebro, el órgano más desconocido...

Científicos de todo el mundo han valorado ambos avances. "Replicar el funcionamiento del cerebro humano in silico, que quiere decir en un chip, es bastante disruptivo. Han conseguido replicar una función del cerebro humano en una placa. También ser capaces de añadir tejido cerebral humano en un cerebro de rata abre oportunidades para potenciar la plasticidad y la capacidad del cerebro para seguir desarrollando zonas", apunta Sánchez Ferro.

Sin embargo, el neurólogo experto en enfermedades neurodegenerativas reconoce que son pasos en un campo desconocido. "No me atrevo a decir cuánto, pero desconocemos mucho del cerebro. Avanzar en el conocimiento de cómo se comporta el cerebro humano para ser tan plástico y aprender tantas cosas es clave, porque a día de hoy no entendemos cómo funciona, cómo nos vamos adaptando al entorno".

La importancia de estas investigaciones es la posible aplicación potencial. "Es un campo atractivo, porque se puede pensar, se ha perdido una función del cerebro, vamos a desarrollarla in silico y la colocamos para que supla esa función o incluso se trasplanta un organoide que supla esa función. Pero hay salvedades", advierte Sánchez Ferro.

... y "descomunalmente interconectado"

Esas salvedades sobre ambos estudios se centran sobre todo en la interconexión cerebral. "El cerebro no funciona como un compartimento aislado en cada zona, hay redes de neuronas interconectadas entre sí, el cerebro es un órgano con un grado de interconexión descomunal", apunta el portavoz de la SEN.

El investigador compara estos hallazgos con "parches" en el cerebro cuya resolución sería complicada si no se conocen las implicaciones de la interconexión. "El cerebro es como una red eléctrica y si tienes un apagón y pones un generador [un parche], puedes alumbrar ese sitio pero no arreglarás el sistema", explica.

Así sería, por ejemplo, si para solucionar el alzhéimer se introduce un organoide en el hipocampo, que es una zona dañada por esta enfermedad, o en la substantia Nigra para el parkinson. "Por un lado no sabemos si se podría reparar la función al no interconectarse con el resto de zonas del cerebro, por otro no sabemos cuáles serían las consecuencias precisamente por esa falta de interconexión". El neurólogo añade, además, que tampoco es posible saber a día de hoy si el proceso de enfermedad afectaría al hipotético organoide. "Si esto funcionase en 10 o 15 años que es la escala temporal mínima y te pusieran un organoide, no sabríamos si este se afectaría. De hecho en parkinson se han hecho intentos de cura a través de trasplantes de células madre y éstas han acabado afectadas por el proceso degenerativo. Hay muchos interrogantes".

Los límites éticos

Otra gran implicación de estos avances son los debates éticos. Al igual que cuando hablamos de órganos que se crean con células humanas y de animales, la implantación de células humanas en cerebros de rata también plantean un nuevo dilema ético, creciente conforme avanza la ciencia. "Cada vez va a ser más importante la ética en estos experimentos, respetar los llamados neuroderechos", plantea Andero. Los neuroderechos, un nuevo concepto jurídico, hace referencia a derechos humanos orientados a proteger el cerebro y su actividad a medida que se produzcan avances en neurotecnología.

"Es como los coches autónomos, el debate es más ético que tecnológico. Aquí va a pasar lo mismo, es necesario asegurar que la tecnología se usa bien", afirma el investigador ICREA (Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados), "este tipo de investigación tiene que estar regulada pero es imprescindible, no podemos olvidar que muchos de nosotros estamos vivos gracias a la investigación".

Para Sánchez Ferro, "en el contexto de enfermedades, si se consigue encontrar la manera de que añadan beneficio será más fácil de justificar; pero fuera de enfermedad, si se trata de añadir funciones o aumentar capacidades, ahí se amplifican las cuestiones éticas. Estos son experimentos muy controlados en entornos muy lejos del ser humano", indica.

¿Las neuronas humanas confieren a las ratas algún aspecto humano?

Para Sánchez Ferro, "parece poco probable porque hablamos de un pequeño parche. Lo que nos hace únicos como humanos es el gran desarrollo del cerebro en diferentes zonas. La corteza cerebral humana es muchísimo mayor".

Si bien los experimentos se han hecho en ratas, algunos científicos plantean que esos experimentos "deberían hacerse con primates, esto es muy controvertido por eso es muy importante los organoides cerebrales como el desarrollado por la investigación de la Universidad de Stanford”, señala el profesor Jürgen Knoblich, director del Instituto de Biotecnología Molecular de Viena, Austria en declaraciones a SMC.

Pero incluso en el caso de los primates, Sánchez Ferro cree que habría una distancia entre los hallazgos de esta investigaciones y la posibilidad de dar algún aspecto humano a un hallazgo. "Esta pequeña función no va a hacer a un primate humano. Por ejemplo, es muy poco probable que se consiguiera otorgarles una función el habla, propia del humano y que nos hace muy únicos. La complejidad de esta función y lo que habría que implantar es varios órdenes de magnitud mayor de lo que han hecho. No es solo un organoide el que confiere el habla, es la interconexión con otras zonas, la capacidad de procesar el sonido, la capacidad de conectarse con el sistema fonatorio para articularla… Es una función que requiere la colaboración de distintas zonas del cerebro, del cuerpo y coordinarlas de manera muy precisa". El científico hace una metáfora musical: "Esto es como si fuese una orquesta. Para que suene bien necesitas a todo el mundo, aquí lo que estás poniendo es un violín. Sonará el violín, pero no pretendas escuchar el concierto".