Las c¨¦lulas madre se organizan imitando al cerebro humano

En una sola c¨¦lula de tu piel est¨¢ tu cerebro entero, y no es una met¨¢fora. Partiendo de c¨¦lulas madre derivadas de la piel, los cient¨ªficos ya saben generar una especie de bloques de construcci¨®n del cerebro humano: se llaman esferoides, y son unas bolitas de un mil¨ªmetro de radio, cada una con un mill¨®n de neuronas dispuestas en las seis capas t¨ªpicas del c¨®rtex cerebral, la sede de nuestra mente. Tambi¨¦n saben dotar a cada esferoide de una identidad cerebral, yuxtaponerlos y reproducir los complejos procesos de migraci¨®n de uno a otro que caracterizan el desarrollo fetal, incluida la formaci¨®n de circuitos funcionales. Han empezado a cultivar trozos de cerebro humano en una placa de cultivo.

La parte m¨¢s nueva de nuestro c¨®rtex (o corteza) cerebral, la que se ha desarrollado m¨¢s a lo largo de la evoluci¨®n de los hom¨ªnidos, son los l¨®bulos frontales, justo detr¨¢s de la frente. Es all¨ª donde residen nuestras m¨¢s altas funciones mentales, como el entendimiento, el razonamiento y la creatividad art¨ªstica. Y es all¨ª donde se centra la investigaci¨®n de los cient¨ªficos de las universidades de Stanford, en California, y Harvard, junto a Boston. Los trozos de cerebro que han generado no son cualquier trozo de cerebro, sino justo el que nos hace humanos.

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Esferoide significa ¡°algo parecido a una esfera¡±, y tal vez convenga que nos vayamos acostumbrando a ese t¨¦rmino. Lo vamos a leer a menudo en los pr¨®ximos a?os y d¨¦cadas. Una bolita de neuronas de un mil¨ªmetro, que se puede por tanto ver a simple vista, y que revela al microscopio las mismas estructuras y tipos neuronales que descubri¨® Cajal, merece al menos un nombre, y esferoide no es tan feo como parece. Los objetivos de estas investigaciones son entender a fondo el desarrollo normal del c¨®rtex cerebral humano, y tambi¨¦n descubrir los fundamentos de la enfermedad mental. Y los neurocient¨ªficos ya han descubierto con sus esferoides un dato esencial sobre el origen del autismo y la esquizofrenia.

Percibir la importancia de los esferoides requiere un somero repaso de la neurolog¨ªa elemental. Uno de los principios b¨¢sicos del dise?o del c¨®rtex es la interacci¨®n entre neuronas activadoras e inhibidoras. En ese equilibrio complejo se basa el funcionamiento de nuestra mente y nuestro aprendizaje. Las neuronas activadoras disparan glutamato a sus vecinas, y las inhibidoras disparan un compuesto qu¨ªmico distinto, llamado GABA (¨¢cido gamma-amino-but¨ªrico).

Esos dos tipos neuronales no nacen juntos. Las neuronas activadoras nacen en la parte dorsal del c¨®rtex frontal del feto, y las inhibidoras nacen en la parte ventral. Despu¨¦s, ya durante la segunda mitad del embarazo, las neuronas GABA emigran de la parte ventral a la dorsal y se integran con las neuronas activadoras para formar circuitos funcionales. Estos procesos de incre¨ªble complejidad y sutileza son los que han logrado recapitular los cient¨ªficos de Stanford en la placa de cultivo.

Los esferoides son unas bolitas de un mil¨ªmetro de radio, cada una con un mill¨®n de neuronas dispuestas en las seis capas t¨ªpicas del c¨®rtex cerebral, la sede de nuestra mente

Pese a toda la innovaci¨®n que suponen, los esferoides se basan en una idea asombrosamente simple. Mucha gente ha sembrado antes c¨¦lulas madre en placas de cultivo. Las c¨¦lulas precursoras de las neuronas se adhieren enseguida a la superficie, maduran parcialmente e intentan formar una sociedad de dos dimensiones. Pero las neuronas reales viven en tres dimensiones, y sin eso no funcionan bien. Y ha bastado impregnar la superficie con un repelente de c¨¦lulas para lograr que las neuronas naden libremente por el medio de cultivo, maduren y se asocien como esferoides, en grupos de a mill¨®n.

El neur¨®logo Sergiu Pasca, sus colegas de Stanford y sus competidores de Harvard, que presentan su investigaci¨®n en Nature (1 y 2), separan luego los esferoides en dos grupos e inducen a uno a adoptar el estilo glutamato (activador) y a otro el estilo GABA (inhibidor). Los yuxtaponen y, en tres d¨ªas, los dos esferoides se fusionan y las neuronas GABA de un esferoide empiezan a migrar al otro esferoide, un poco a saltos. Cuando llegan a su destino, empiezan a hacer brotar dendritas y a formar conexiones funcionales con las neuronas de glutamato. Forman circuitos con ellas y se mandan se?ales. Como en el feto durante la segunda mitad del embarazo.

El s¨ªndrome de Timothy es una enfermedad rara que afecta al coraz¨®n, los dedos y el cerebro. Los marcapasos han regalado a algunos pacientes bastantes a?os de vida, pero los que sobreviven tienen autismo, y a menudo epilepsia. Los cient¨ªficos han podido acceder a muestras de piel de pacientes de Timothy, los han convertido en esferoides y han podido demostrar as¨ª, por primera vez, que son los defectos en la migraci¨®n neuronal ¨Cde las c¨¦lulas inhibidoras ventrales hacia latitudes dorsales¡ªlos que subyacen, y seguramente causan, el autismo y la epilepsia.

Los cient¨ªficos de Stanford est¨¢n aprendiendo a construir una mente humana. Ser¨¢ interesante ver a d¨®nde llegan.