“Las neuronas que se activan juntas, se conectan juntas” describe la plasticidad neuronal que se observa en el cerebro humano, pero las neuronas cultivadas en un plato no siguen estas reglas. Las neuronas cultivadas in vitro forman redes aleatorias y sin sentido que se activan todas juntas. No representan con precisión cómo aprendería un cerebro real, por lo que sólo podemos sacar conclusiones limitadas de sus estudios.
Pero ¿y si pudiéramos crear neuronas in vitro que en realidad se comportaran de forma más natural?
Un equipo de investigación de la Universidad de Tohoku ha utilizado dispositivos de microfluidos para recrear redes neuronales biológicas que se asemejan a las conexiones que se encuentran en los sistemas nerviosos de los animales. Demostraron que tales redes exhibían patrones de actividad complejos que podían “reconfigurarse” mediante estimulación repetida. Este notable hallazgo proporciona nuevas herramientas para el estudio del aprendizaje y la memoria.
Los resultados se publicaron en línea. Tecnologías de materiales avanzadas El 23 de noviembre de 2024.
En ciertas partes del cerebro, la información se codifica y almacena como “conjuntos neuronales” o grupos de neuronas que se activan juntas. La ropa cambia según las señales del entorno, que se cree que es la base neuronal de cómo aprendemos y recordamos las cosas. Sin embargo, estudiar estos procesos utilizando modelos animales es difícil debido a su compleja estructura.
“La razón por la que es necesario desarrollar neuronas en el laboratorio es que los sistemas son muy simples”, comentó Hideaki Yamamoto (Universidad de Tohoku), “las neuronas cultivadas en el laboratorio permiten a los científicos descubrir cómo funcionan el aprendizaje y la memoria en condiciones altamente controladas”. exige que estas neuronas estén lo más cerca posible de la realidad”.
El equipo de investigación creó un modelo especial utilizando un dispositivo de microfluidos: un pequeño chip con diminutas estructuras tridimensionales. El dispositivo permitió que las neuronas se conectaran y formaran redes similares al sistema nervioso de los animales. Al cambiar el tamaño y la forma de los pequeños túneles (llamados microcanales) que conectan las neuronas, el equipo controló la intensidad con la que se comunican las neuronas.
Los investigadores demostraron que las redes con microcanales diminutos pueden mantener diversos conjuntos neuronales. Por ejemplo, las neuronas in vitro cultivadas en dispositivos convencionales presentan sólo una unión, mientras que las cultivadas a lo largo de pequeños microcanales muestran seis uniones. Además, el equipo descubrió que la estimulación repetida modulaba estas articulaciones, en un proceso similar a la plasticidad neuronal, como si las células estuvieran siendo reconfiguradas.
Esta tecnología de microfluidos, combinada con neuronas in vitro, podría utilizarse en el futuro para desarrollar modelos más avanzados que puedan imitar funciones cerebrales específicas, como formar y recordar recuerdos.
