Investigación electrizante: los científicos imprimen con éxito en 3D una red neuronal activa
Los científicos detectan actividad eléctrica en una red neuronal diseñada a partir de "biotintas" de material celular vivo y material de soporte estructural no vivo.
Investigadores de Monash University Engineering, Australia, han generado redes neuronales impresas en 3D que pueden crecer, transmitir y reaccionar a señales nerviosas en circunstancias controladas de laboratorio utilizando "biotintas".
Las biotintas están constituidas por células nerviosas vivas (neuronas) y un material de andamio que soporta el material biológico. Los investigadores imitaron con éxito la configuración anatómica de la materia gris y blanca presente en el cerebro humano.
El estudio impulsa más investigaciones sobre los efectos de las enfermedades neuronales, las pruebas de fármacos y, potencialmente, la regeneración de las células neuronales. Los resultados de la investigación fueron publicados en Advanced Healthcare Materials.
Tipos de células cerebrales
El material biológico del estudio incluyó astrocitos y neuronas corticales del cerebro de ratas. Los astrocitos son un tipo de célula glial que proporciona soporte estructural, gestionan el suministro de nutrientes, el flujo sanguíneo, los niveles de neurotransmisores y el equilibrio iónico en el cerebro.
Las neuronas corticales, por otro lado, son células cerebrales altamente desarrolladas que se encuentran en la corteza cerebral y están a cargo del procesamiento cognitivo, las emociones, el procesamiento sensorial, el control motor y el comportamiento más avanzados.
Apoyan al sistema nervioso en el procesamiento y comunicación de información mediante la transmisión de señales eléctricas y químicas. Las neuronas corticales se encargan del procesamiento de la información, mientras que los astrocitos se aseguran de que el microambiente del cerebro sea favorable para una actividad neuronal óptima.
Materia gris y blanca
La materia gris contiene una alta concentración de cuerpos celulares neuronales y es responsable de procesar la información. El gris también contiene dendritas, que son proyecciones en forma de dedos o árboles que interactúan y se comunican con las neuronas cercanas.
La materia blanca está formada principalmente por axones mielinizados o fibras nerviosas que conectan las neuronas en circuitos funcionales. El término mielinizado significa que el nervio está cubierto por una capa aislante formada por sustancias grasas y proteínas. La sustancia blanca es responsable de la comunicación y la capa aislante que rodea las fibras nerviosas contribuye a una transmisión eficaz de las señales eléctricas.
Los investigadores descubrieron que las neuronas en la materia gris diseñada crecían activamente a través del tejido de la materia blanca, usándolo como interfaz para comunicarse con otras neuronas en otras capas.
Resultados electrizantes
Se realizaron mediciones electrofisiológicas sensibles como parte del estudio para confirmar la actividad nerviosa espontánea en redes neuronales 3D e inducir reacciones a la activación eléctrica y farmacológica. La detección de actividad eléctrica representa un avance significativo tanto en la neurociencia como en la bioimpresión.
Las estructuras cerebrales bioimpresas en 3D muestran potencial como plataforma para estudiar la formación de redes y neuronas, estudiar los efectos de las enfermedades en la neurotransmisión y evaluar los efectos farmacológicos en las neuronas y el sistema nervioso.