Modelos de cerebros en 3D

En esta imagen al microscopio, se pueden ver las neuronas (amarillo) insertadas en la estructura formada por la proteína de seda (Imagen del NIBIB)

En esta imagen al microscopio, se pueden ver las neuronas (amarillo) insertadas en la estructura formada por la proteína de seda (Imagen del NIBIB)

Bioingenieros de  la Universidad de Tufts, del National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) de Boston, han conseguido crear un soporte biológico que permite implementar neuronas para conseguir áreas cerebrales en 3D.

El uso de placas de Petri para el estudio del funcionamiento de las neuronas y su capacidad para establecer sinapsis, ofrece unos resultados muy limitados debido a que el modelo en 2D que genera no puede representar la complejidad de la organización estructural de las áreas cerebrales. Disponer de un modelo en 3D de áreas del cerebro que refleje la complejidad de las sinapsis y la plasticidad cerebral,  permitiría estudiar el comportamiento de las neuronas de una forma controlada.

El trabajo de investigación, publicado en PNAS,  del equipo de bioingenieros dirigidos por David Kaplan ha conseguido generar una estructura sintética en la que se pueden implementar neuronas que establecen sinapsis creando así un modelo de un cerebro similar al de una rata. Aunque estructuras sintéticas que alojan neuronas ya existían, lo novedoso de esta nueva estructura es que consigue mantenerse viva durante unos dos meses.

La bioestructura es el resultado de combinar dos materiales diferentes. La estructura está compuesta de una proteína de seda que es porosa y  permite “anclar” neuronas. El segundo material es un gel de colágeno que posibilita que los axones lo atraviesen, y de este modo establecer las sinapsis en cualquier dirección, creando de esta forma redes de neuronas similares a las que se encuentran en el tejido cerebral.

Esquema del soporte en el que se insertan las neuronas.

Esquema del soporte en el que se insertan las neuronas. Las neuronas de las ratas se colocan en el anillo de la rosquilla y el axón en el centro atraviesa el gel para crear sinapsis

Ofrecer un soporte en el que insertar neuronas que se mantengan vivas durante un tiempo no es suficiente para estudiar su funcionamiento. Para ello es necesario crear redes de neuronas estratificadas en capas. Estos biomateriales permiten simular el córtex mediante unas rosquillas que se enlazan creando anillos concéntricos a modos de capas corticales. En el hueco interior de estas rosquillas, los axones puedan establecer las sinapsis con las neuronas corticales adyacentes. La combinación de estos biomateriales crea así un ambiente apropiado para la formación de redes neuronales estables.

Este modelo en 3D  va a facilitar el estudio de las lesiones cerebrales, simulando directamente las lesiones y estudiando los cambios electroquímicos que se producen tanto en las neuronas dañadas como en la red que se había formado.

Más información en “Tuft Now

Acerca de José Luis Fernández Moreno

Profesor de Filosofía (Secundaria). Intereses: Neurofilosofía Ver todas las entradas de José Luis Fernández Moreno

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