Por primera vez un animal logra explorar su entorno con los sentidos de otro

Un equipo de investigadores dirigidos por la profesora Kristin Baldwin, de la Universidad de Columbia (EE.UU.), restauró el sentido del olfato de ratones con anosmia, desarrollando en sus cerebros neuronas de rata que sí percibían los olores.

En los cerebros híbridos, los centros de procesamiento de olores (estructuras circulares) son una mezcla de neuronas de rata (en rojo) y ratón (en verde).Ben Throesch

Es la primera vez que un animal puede utilizar el aparato sensorial de otro para sentir y responder con precisión a los estímulos del entorno. El experimento con estos ratones de cerebro híbrido demostró cuán flexible puede ser este órgano para integrar neuronas externas.

Amplias posibilidades de aplicación

«Esta investigación está empezando a mostrarnos cómo podemos ampliar la flexibilidad de un cerebro para que pueda acomodar otros tipos de entradas, desde interfaces hombre-máquina o células madre trasplantadas«, comentó Baldwin. Los cerebros híbridos permitirán comprender mejor cómo se enferman y mueren las células cerebrales, así como también las reglas de reparación y reemplazo de partes del cerebro.

«En este momento, los investigadores están trasplantando células madre y neuronas a personas con Parkinson y epilepsia. Pero no entendemos realmente qué tan bien funcionará», señala Baldwin. «Con los modelos cerebrales híbridos, podemos empezar a obtener algunas respuestas y a un ritmo más rápido que un ensayo clínico», agrega.

Quimeras de ratón-rata con diversos grados de contribución de neuronas de rata al sistema olfativo. El bulbo olfatorio (OB) y ​​el epitelio olfatorio (OE) están delineados en verde y azul, respectivamente.Ben Throesch

Los cerebros híbridos

Aunque se han creado cerebros híbridos inyectando neuronas o trasplantando organoides cerebrales de una especie en el cerebro de otra, estos experimentos «nos han dicho que estamos algo limitados en cuanto a cuándo y cómo podemos agregar células cerebrales a un cerebro existente», subraya Baldwin. «Si el cerebro se ha desarrollado hasta cierto punto, las células trasplantadas no necesariamente se conectan entre sí de manera adecuada«, explica.

El equipo de Baldwin introdujo células madre de rata en blastocistos de ratón, una etapa temprana del desarrollo que ocurre pocas horas después de la fertilización, para que las células de rata y ratón pudieran crecer juntas e integrarse por sí solas. «Lo que estamos haciendo es realmente vanguardista«, asevera Baldwin.

Restaurando el olfato

La pérdida de olfato u anosmia de estos ratones experimentales fue provocada, diseñando por ingeniería genética un embrión de ratón que deje inactivas sus propias neuronas olfativas. Esto permitió a los investigadores comprobar si las neuronas de las ratas se habían integrado funcionalmente en el circuito neuronal del sistema olfativo de los ratones. «Escondimos una galleta en cada jaula de ratón y nos sorprendió mucho ver que podían encontrarla con las neuronas de rata», reseña Baldwin.

Glomérulos de rata y ratón teñidos.Ben Throesch

Sin embargo, algunos roedores encontraron mejor que otros la galleta. Los investigadores descubrieron que los ratones que conservaban sus propias neuronas olfativas silenciadas tenían menos éxito en el descubrimiento del alimento oculto que los ratones cuyas neuronas olfativas habían sido diseñadas para desaparecer durante el desarrollo.

«Esto sugiere que añadir neuronas de reemplazo no es una tarea fácil», afirma Baldwin. «Si desea un reemplazo funcional, es posible que necesite vaciar las neuronas disfuncionales que simplemente están allí, lo que podría ser el caso de algunas enfermedades neurodegenerativas y también de algunos trastornos del desarrollo neurológico como el autismo y la esquizofrenia», añade. El trabajo fue publicado recientemente en Cell.

Epitelio olfatorio (OE) en el rescate de ratas quiméricas de blastocisto de ratón Ablate (izquierda) o Silence (derecha)Ben Throesch

Una desventaja del nuevo sistema cerebral híbrido es que las células de rata se distribuyeron aleatoriamente en cada animal experimental, un obstáculo para extender estos estudios a otros sistemas sensoriales y neuronales del cerebro. Actualmente, los científicos se concentran en hacer que las células introducidas se desarrollen en un solo tipo de célula.