Logran cultivar neuronas maduras en el laboratorio para estudiar enfermedades neurodegenerativas

Por SINC.

Mediante una matriz extracelular artificial, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña y de la Universidad de Barcelona han logrado por primera vez madurar neuronas a partir células madre humanas. El avance abre la vía a nuevas investigaciones sobre enfermedades neurológicas y al desarrollo de fármacos más efectivos.

Científicos del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de la Universidad de Barcelona (UB) han logrado crear las primeras neuronas altamente maduras a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) humanas usando un material sintético, lo que abre nuevas oportunidades para la investigación médica y posibles terapias para enfermedades neurodegenerativas y lesiones traumáticas. Los resultados se publican en la revista Cell Stem Cell.

“Se trata de la primera vez que se logra madurar neuronas derivadas de iPSC humanas con una matriz sintética. Esta plataforma permitirá a los laboratorios disponer de neuronas maduras humanas para estudiar múltiples enfermedades neurológicas y desarrollar nuevas terapias”comenta la coautora Zaida Álvarez, investigadora Ramón y Cajal en el IBEC.

Hasta ahora, se había logrado generar neuronas a partir de células madre pluripotentes inducidas, pero estas neuronas presentaban un grado de madurez funcional insuficiente, similar al de neuronas en etapas tempranas de desarrollo. Esto limitaba su capacidad para investigar enfermedades neurodegenerativas, ya que son las neuronas adultas las que degeneran.

 
Con la capacidad de cultivar neuronas maduras en el laboratorio permitirá estudiar mejor las enfermedades neurodegenerativas. / Fotolia

La maduración ineficiente de las neuronas diferenciadas a partir de iPSC, se debía en parte a la falta de señales que se encuentran en el entorno de las neuronas, la matriz extracelular.

En este contexto, la matriz extracelular es esencial para el desarrollo de células en el laboratorio, ya que proporciona soporte estructural, regula la señalización y diferenciación celular, mantiene su integridad y proporciona un ambiente adecuado para el crecimiento celular.

La técnica de las «moléculas bailarinas»

Para recrear la matriz extracelular y lograr una maduración y funcionalidad similar a las neuronas del sistema nervioso en condiciones fisiológicas, los investigadores utilizaron «moléculas bailarinas«, una técnica revolucionaria presentada el año pasado por los investigadores Zaida Álvarez del IBEC y Samuel I. Stupp de la Universidad de Northwestern (EE UU).

El primer paso fue diferenciar las iPSC humanas en neuronas motoras y corticales para posteriormente colocarlas en nanofibras compuestas por «moléculas bailarinas», donde los investigadores observaron que la capacidad de señalización y de ramificación de las neuronas había mejorado, lo que permitía que se generaran mejores contactos sinápticos entre sí.

Los investigadores creen que, al avanzar la edad de las neuronas en cultivos celulares, se podrán mejorar los experimentos para comprender mejor las enfermedades de aparición tardía.

“Contar con neuronas maduras en el laboratorio es esencial para avanzar en la comprensión de enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, el párkinson o la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), y en el desarrollo de terapias eficaces y seguras”, comenta otro de los autores, Alberto Ortega, investigador Ramón y Cajal de la UB.

Para desarrollar las neuronas maduras, los investigadores utilizaron nanofibras compuestas por «moléculas bailarinas», un material que Zaida Álvarez desarrolló en el laboratorio de Stupp como un tratamiento potencial para lesiones agudas de la médula espinal.

En investigaciones anteriores publicadas en la revista Science, la investigadora descubrió cómo cambiar el movimiento de las moléculas para que puedan encontrar y conectarse de manera más eficiente a los receptores celulares que están en constante movimiento.

Cultivos de neuronas mejorados
 

En el nuevo estudio, Zaida Álvarez y Alberto Ortega encontraron que las nanofibras con mayor movimiento molecular dieron lugar a mejoras en los cultivos de neuronas humanas. En otras palabras, las neuronas cultivadas en estos materiales sintéticos más dinámicos mostraron una mayor madurez, con menos agregación y con una señalización más intensa.

«Creemos que esto funciona porque los receptores se mueven muy rápido en la membrana celular y las moléculas de señalización de nuestros andamios también se mueven muy rápido»explica Stupp, director del Instituto Simpson Querrey de BioNanotecnología (SQI) y profesor distinguido Severo Ochoa en el IBEC.

Como parte de la investigación, se tomaron células de piel de un paciente con ELA y las convirtieron en neuronas motoras específicas del paciente, el tipo celular afectado en esta enfermedad neurodegenerativa. Estas neuronas se cultivaron durante dos meses en los materiales sintéticos para desarrollar características propias de la enfermedad de la ELA.

“Esto no solo ha proporcionado una nueva ventana para estudiar la ELA, sino que este sistema también se podrá utilizar para estudiar y probar posibles terapias en otras enfermedades neurológicas”, comenta Evangelos Kiskinis, profesor de neurología y neurociencia en la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern e investigador Robertson de la New York Stem Cell Foundation.

Esperanzas de tratamientos futuros
 

Más adelante, estas neuronas altamente funcionales, gracias al material sintético, podrían trasplantarse en pacientes con pérdida de neuronas, por lesión de la médula espinal o enfermedad, lo que podría restaurar la cognición o las sensaciones perdidas.

Además, debido a que las células iniciales podrían provenir del mismo paciente, las neuronas derivadas y trasplantadas no generarían rechazo.

 
 
 
Fuente: IBEC y SINC.

De cerebro a cerebro: ¿Se acerca el sueño de la comunicación telepática?

POR María Ximena Perez para AGENCIA DE NOTICIAS CIENTÍFICAS UNQ

A través de una interfaz tecnológica cerebro-máquina puede darse la comunicación entre mentes. Algunos avances en este campo científico.

La capacidad hipotética de comunicarse con la mente, es decir, la telepatía, o transmisión del pensamiento, es uno de los temas que más llama la atención de los científicos de todo el mundo, no solo por el misterio de su etiología, sino también por las numerosas especulaciones que se tejen a su alrededor. En ese sentido, a pesar de ser varias las teorías que se elaboraron para explicar el fenómeno, ninguna parece ofrecer una explicación científicamente satisfactoria.

En este marco, el mundo de la tecnología lleva tiempo abrazando la idea de transferir pensamientos y emociones directamente del cerebro a las máquinas. De hecho, existen varios estudios donde, a través de un instrumento tecnológico, la comunicación de cerebro a cerebro, es posible.

Al combinar neuroimágenes y neuroestimulación, dos cerebros se pueden comunicar directamente a través de la codificación neuronal. Crédito: Psicoactiva.

Un estudio de la Universidad de Washington logró utilizar la interfaz directa de cerebro a cerebro (BBI, por sus siglas en inglés) para intercambiar información entre los cerebros de dos personas. El experimento mostró que dos cerebros humanos pueden vincularse directamente y permitir que una persona adivine lo que está en la mente de la otra. La tecnología para hacerlo combinó neuroimágenes y neuroestimulación para permitir que los cerebros se comuniquen directamente a través de la codificación neuronal. Con BBI, el contenido de un cerebro “emisor” se extrajo de sus señales neuronales, se digitalizó y luego se volvió a codificar en un cerebro “receptor” como actividad neuronal inducida. A través de este método, parejas de participantes pudieron jugar un juego de preguntas y respuestas transmitiendo señales desde sus cerebros a través de Internet.

¿Cómo se llevó a cabo el experimento?

El primer participante (el “encuestado”) estaba equipado con una gorra conectada a una máquina de electroencefalografía (EEG) que registraba su actividad cerebral. Luego se les mostró un objeto, por ejemplo, un perro, y al segundo participante (el “indagador”) se le mostró una lista de posibles objetos y preguntas asociadas. Con el clic de un mouse, el investigador envió una pregunta al encuestado, quien tuvo la tarea de responder la pregunta simplemente enfocándose en una de las dos luces LED, una de las cuales representaba una respuesta negativa y otra representaba una confirmación. Una respuesta de “no” o “sí” envió una señal a Internet y activó una bobina magnética detrás de la cabeza del solicitante. Sin embargo, sólo una respuesta de “sí” pudo crear un estímulo lo suficientemente fuerte como para activar la corteza visual del investigador. Luego pudieron ver un destello de luz llamado fosfeno, que pudo verse como una gota, ondas o una línea.

Los experimentos se realizaron en laboratorios oscuros a casi una milla de distancia e involucraron a cinco pares diferentes de participantes. En general, pudieron adivinar el objeto correcto en el 72 por ciento de los juegos reales.

Leer una mente

El sistema nervioso está compuesto por millones de neuronas que se comunican enviando señales químicas llamadas neurotransmisores. Cuando una neurona recibe una de estas señales emite una mínima corriente eléctrica, y al ser millones de neuronas, el cerebro emite constantemente millones de corrientes eléctricas que pueden ser “leídas” con aparatos especiales. En ese sentido, la tecnología evolucionó al punto en el que el electroencefalograma y la resonancia magnética leen y “mapean” estas corrientes en el cerebro.

En otro experimento realizado por un equipo de investigadores, también de la Universidad de Washington, tres personas, que llevaban capuchas especiales que podían ‘leer’ sus cerebros, lograron completar un partido de Tetris sin comunicarse entre sí de ninguna otra manera.

Los instrumentos utilizados registraron el electroencefalograma, es decir, las señales eléctricas producidas por el cerebro, y realizaron una estimulación magnética transcraneal para activar determinadas áreas cerebrales desde fuera. En el experimento, dos personas colocadas frente a la pantalla del juego tuvieron que enviar instrucciones sobre cómo jugar a una tercera persona, quien decidía concretamente qué movimientos hacer.

Hace unos años, el fundador y CEO de Facebook, Mark Zuckerberg, dijo: “Algún día seremos capaces de enviarnos pensamientos complejos los unos a los otros de manera directa, usando tecnología. Bastará pensar en algo, y tus amigos podrán compartir la experiencia contigo de manera inmediata, si tú quieres”. No se refería, evidentemente, a la telepatía sino a una comunicación directa entre cerebros conectados por internet.

No parecería, entonces, que el ser humano esté tan lejos de lograrlo. Aunque la posibilidad de que la intimidad de la propia mente pueda ser objeto de espionaje, resulta, al menos, un poco inquietante.

Fuente: Agencia de Noticias Científicas UNQ

Las siete claves de la neurociencia para estudiar mejor

Para ser más eficientes al momento de estudiar podemos seguir siete consejos básicos para facilitar la incorporación de nuevos conocimientos.

¿Se viene la época de parciales y finales y no sabés como hacer para estudiar todo lo que tenés que aprender? ¿Te cuesta concentrarte e incorporar nuevos conocimientos? El Instituto de Neurología Cognitiva (INECO) lanzó una serie de recomendaciones y consejos para mejorar las estrategias y los hábitos de estudio. Pero antes de meternos de lleno en las siete claves propuestas necesitamos entender otra parte fundamental que hay que “aprender” antes de “aprehender” (asimilación de aprendizajes significativos que no se olvidan con el tiempo) y que es cómo transformar una conducta o una acción que repetimos con regularidad en un hábito.

Foto/Créditos: Infobae

Con el tiempo y la repetición habrá que convertir al hábito en parte de una rutina diaria lo que ayudará a disminuir el esfuerzo y el tiempo de ejecución de dicha tarea. Sin embargo, la acción de estudiar, una vez convertida en hábito puede verse afectada por varios factores que pueden incidir y que es necesario identificar para mejorar la práctica. Hay factores internos como la capacidad intelectual, la atención, la concentración y la memoria; y factores externos como la planificación, el método, los materiales y el lugar de estudio. Veamos cuáles son entonces las claves de la neurociencia para ser más eficientes en esta tarea:

  1. Establecer una rutina: lo más recomendable es estudiar todos los días una porción de contenidos. Por ejemplo, estudiar de lunes a viernes durante 2 horas todos los días resultará más eficiente que estudiar durante 10 horas el día antes del exámen. Y al tratarse del establecimiento del hábito lo ideal sería hacerlo más o menos siempre en el mismo horario y alejado del momento de las comidas.
  2. Elaborar un plan y definir un método de estudio: organizar los contenidos según los días, semanas o meses necesarios y plantear objetivos concretos. Respecto al método se puede elegir entre resúmenes, esquemas, cuadros sinópticos o mapas conceptuales. 
  3. Preparar el lugar de estudio: se aconseja que el espacio que se elija para el estudio sea silencioso, con buena iluminación (preferentemente luz natural), en un escritorio ordenado -sin elementos que distraigan la atención- y en una silla cómoda. Aquí resulta muy importante también tratar de reducir al máximo las distracciones como pueden ser las notificaciones del celular por lo que se sugiere silenciar el dispositivo durante la sesión de estudio. 
  4. Organizar los materiales: previo a comenzar nos tenemos que asegurar de tener todos los materiales necesarios: apuntes, presentaciones, cuadernos, bibliografía, etc.
  5. Descansos: cada 45 minutos de estudio es recomendable hacer una pausa que no supere los 10 minutos, salir de la habitación, buscar una distracción o realizar una actividad breve (como tomar un té o café).
  6. Tener en cuenta la modalidad del examen: tendremos que estudiar los contenidos dependiendo de la modalidad con la que vamos a ser examinados. No es lo mismo un examen escrito, múltiple choice u oral. 
  7. Repasar lo estudiado: se aconseja repasar cada 2 o 3 días los contenidos vistos anteriormente para consolidar el aprendizaje. Esto podemos hacerlo solos, con un compañero o en grupo.

Finalmente, resulta fundamental mantener un descanso adecuado y dormir entre 7 y 8 horas por la noche, lo que ayudará a nuestro cerebro a reorganizar toda la información incorporada durante las sesiones de estudio.

Fuente: Infobae.