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Domingo, 25 de Agosto de 2019

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Un grupo de investigadores restauran algunas funciones en el cerebro de un cerdo horas después de la muerte

Este avance científico abre las puertas a la posibilidad de devolver las funciones cerebrales tras daños

Una de las imágenes del estudio publicado. /

Un grupo de científicos de la Universidad de Yale ha logrado restaurar la circulación y la actividad celular en el cerebro de un cerdo cuatro horas después de su muerte, un hallazgo que desafía las suposiciones de larga duración sobre el momento y la naturaleza irreversible del cese de algunas funciones cerebrales después de la muerte, según ha publicado este jueves la revista Nature.

Su trabajo ha consistido en aislar el cerebro de un cerdo postmortem obtenido de una planta empacadora y se distribuir una solución química especialmente diseñada. Según los científicos, se observaron muchas funciones celulares básicas, una vez que se pensaba que cesaban segundos o minutos después de que cesaran los flujos de oxígeno y sangre.

"El cerebro intacto de un mamífero grande conserva una capacidad previamente subestimada para el restablecimiento de la circulación y ciertas actividades celulares y moleculares varias horas después del paro circulatorio", señala el autor principal, Nenad Sestan, profesor de Neurociencia, Medicina Comparativa, Genética y Psiquiatría.

Sin señales eléctricas globales

Sin embargo, los investigadores también destacaron que el cerebro tratado carecía de señales eléctricas globales reconocibles asociadas con la función cerebral normal. "En ningún momento observamos el tipo de actividad eléctrica organizada asociada con la percepción o la conciencia —apunta el coautor Zvonimir Vrselja, científico investigador asociado en neurociencia—. Definido clínicamente, este no es un cerebro vivo, pero es un cerebro activo celularmente".

La muerte celular dentro del cerebro generalmente se considera un proceso rápido e irreversible. Cortado el suministro de oxígeno y de sangre, la actividad eléctrica del cerebro y los signos de conciencia desaparecen en segundos, mientras que las reservas de energía se agotan en minutos. Los conocimientos actuales sostienen que una cascada de lesiones y moléculas de muerte se activan y conducen a una degeneración generalizada e irreversible.

Sin embargo, los científicos en el laboratorio de Sestan, cuya investigación se centra en el desarrollo y evolución del cerebro, observaron que las pequeñas muestras de tejido con las que trabajaban mostraban signos de viabilidad celular de manera rutinaria, incluso cuando se recogió el tejido varias horas después de la muerte. Intrigados, obtuvieron los cerebros de los cerdos procesados para la producción de alimentos para estudiar cómo de extendida podría estar esta viabilidad postmortem en el cerebro intacto.

Cuatro horas después de la muerte del cerdo, conectaron la vasculatura del cerebro para hacer circular una solución formulada de forma única que desarrollaron para preservar el tejido cerebral, utilizando un sistema que llaman BrainEx. Encontraron que se preservaba la integridad de las células neuronales y se restauraba cierta funcionalidad de las células neuronales, gliales y vasculares.

El nuevo sistema puede ayudar a resolver un problema desconcertante, la incapacidad de aplicar ciertas técnicas para estudiar la estructura y la función del gran cerebro intacto de los mamíferos, lo que dificulta la investigación rigurosa de temas como las raíces de los trastornos cerebrales y la conectividad neuronal.

"Anteriormente, solo hemos podido estudiar células en el cerebro de mamíferos grandes en condiciones estáticas o en gran parte bidimensionales utilizando pequeñas muestras de tejido fuera de su entorno nativo", describe el coautor Stefano G. Daniele, coautor y doctor en Medicina. "Por primera vez, somos capaces de investigar el cerebro grande en tres dimensiones, lo que aumenta nuestra capacidad para estudiar interacciones celulares complejas y conectividad", añade.

Aunque el avance no tiene una aplicación clínica inmediata, la nueva plataforma de investigación podría algún día ayudar a los médicos a encontrar formas de ayudar a salvar la función cerebral en pacientes con accidente cerebrovascular, o probar la eficacia de terapias novedosas dirigidas a la recuperación celular después de una lesión, señalan los autores.

La investigación fue financiada principalmente por la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH, por sus siglas en inglés). "Esta línea de investigación tiene la esperanza de mejorar la comprensión y el tratamiento de los trastornos cerebrales y podría conducir a una nueva forma de estudiar el cerebro humano postmortem", afirma Andrea Beckel-Mitchener, jefa de Neurogenómica Funcional del Instituto Nacional de Salud Mental de los NIH, que cofinanciaron la investigación.

Los investigadores dijeron que no está claro si se puede aplicar este enfoque a un cerebro humano recientemente fallecido. La solución química utilizada carece de muchos de los componentes que se encuentran de forma nativa en la sangre humana, como el sistema inmunológico y otras células sanguíneas, lo que hace que el sistema experimental sea significativamente diferente de las condiciones de vida normales.

Sin embargo, el investigador destacó que cualquier estudio futuro que incluya tejido humano o la posible reactivación de la actividad eléctrica global en tejido animal postmortem debe realizarse bajo una estricta supervisión ética. "La restauración de la conciencia nunca fue un objetivo de esta investigación", dice el coautor Stephen Latham, director del Centro Interdisciplinario de Bioética de Yale.

"Los investigadores estaban preparados para intervenir con el uso de anestésicos y la reducción de la temperatura para detener la actividad eléctrica global organizada en caso de que surgiera", añade. "Todos estuvieron de acuerdo de antemano en que los experimentos que involucran la revitalización de la actividad global no podrían avanzar sin estándares éticos claros y mecanismos de supervisión institucional", destaca.

Hay un imperativo ético de usar herramientas desarrolladas por Brain Initiative para desentrañar los misterios de las lesiones y enfermedades cerebrales, dice Christine Grady, jefa del Departamento de Bioética del Centro Clínico de los NIH. "También es nuestro deber trabajar con los investigadores para navegar de manera inteligente y proactiva sobre cualquier problema ético potencial que puedan encontrar a medida que abran nuevas fronteras en la ciencia del cerebro", concluye.

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