Científicos de Japón lograron un hito al recrear circuitos cerebrales humanos en laboratorio utilizando organoides fusionados derivados de células madre. Esta investigación, publicada por Nagoya University, desvela el rol fundamental del tálamo en la organización de las redes neuronales de la corteza cerebral, un avance crítico para la neurociencia.
El estudio, detallado en ScienceDaily, destaca cómo este sistema mimético del desarrollo cerebral humano podría transformar la comprensión y el tratamiento de trastornos neurológicos como el autismo. La capacidad de observar la interacción entre el tálamo y la corteza en tiempo real, dentro de una placa de Petri, abre nuevas vías para explorar las raíces biológicas de estas condiciones.
Hasta ahora, el estudio directo de estas interacciones en el cerebro humano era inviable por limitaciones éticas y técnicas. La nueva metodología de los ‘assembloides’, que combinan múltiples organoides para simular la complejidad regional, permite superar estos obstáculos, ofreciendo una plataforma sin precedentes para la investigación.
El tálamo como director de la corteza
La investigación del profesor Fumitaka Osakada y su equipo en la Universidad de Nagoya, detallada en un estudio publicado en PNAS, se centró en la creación de assembloides que modelan la interacción tálamo-corteza. Generaron organoides corticales y talámicos separados de células madre pluripotentes inducidas (iPS), fusionándolos posteriormente para observar su desarrollo conjunto.
Observaron que las fibras nerviosas del tálamo crecían hacia la corteza, mientras que las corticales se extendían hacia el tálamo, formando sinapsis que replicaban las conexiones del cerebro humano. Esta comunicación promovió una mayor madurez en el tejido cortical conectado, evidenciando el papel del tálamo en el crecimiento y desarrollo cortical.
Según el informe de ScienceDaily, el tálamo actúa como un director oculto, guiando la forma en que la corteza se conecta. Esta interacción es vital para funciones cerebrales esenciales como la percepción, el pensamiento y la cognición, y su alteración se vincula a condiciones del neurodesarrollo.
Implicaciones para los trastornos neurológicos
El equipo también analizó cómo las señales viajaban a través del assembloide, encontrando que la actividad neuronal se propagaba desde el tálamo a la corteza en patrones de ondas, creando actividad sincronizada. Midieron la actividad en tres tipos principales de neuronas corticales excitatorias.
Se observó actividad sincronizada en neuronas PT y CT, que envían señales de vuelta al tálamo, mientras que las neuronas IT, que no se proyectan al tálamo, no mostraron la misma sincronización. Esto sugiere que la entrada talámica fortalece selectivamente tipos específicos de neuronas, ayudándolas a formar redes coordinadas y madurar funcionalmente.
Este modelo de circuitos cerebrales humanos en laboratorio es una herramienta poderosa para estudiar el desarrollo del cerebro y las enfermedades. Permite a los científicos investigar las interacciones neuronales de una manera que antes era imposible, ofreciendo la posibilidad de probar nuevas terapias y entender mejor las causas de trastornos complejos.
La capacidad de recrear y manipular circuitos cerebrales humanos en el laboratorio representa un avance monumental. No solo profundiza nuestra comprensión del desarrollo cerebral normal, sino que también establece una plataforma robusta para desentrañar los mecanismos subyacentes de trastornos neurológicos, abriendo la puerta a intervenciones más dirigidas y efectivas en el futuro cercano.
