Cuando unos ‘mini cerebros’ cultivados en laboratorio comenzaron a… “tener pensamientos”

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Thomas Hartung muestra por videoconferencia una imagen rácana en píxeles de lo que parecen unas neuronas. Es un vídeo salido de su microscopio en que apenas parece distinguirse la forma de esas células sobre un tapiz absolutamente negro. De repente, un flash. Y otro. Y otro. Las neuronas parecen encenderse. Es 2016 y Hartung muestra por primera vez sus avances en células de cerebro cultivadas en laboratorio. Esos flashes indican que “las neuronas se están despolarizando”. Y esto lo tradujo en una conferencia como: “Están pensando”. Revuelo instantáneo. ¿Sus cultivos de organoides de cerebro habían empezado a generar pensamientos?

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En la otra costa estadounidense, el científico de la Universidad de California en San Diego Alysson Muotri estaba obteniendo unos resultados similares con sus organoides de cerebro cultivados en placas. Sus neuronas manufacturadas habían empezado a comunicarse espontáneamente entre sí. Y mantuvieron su cháchar meses después de que el experimento se clausurase. Moutri ha conectado, más recientemente, estos organoides a un robot, probando que esas neuronas no sólo emiten esos flashes. Son capaces de coordinarse para poder hacer andar a un tetrápodo mecánico con pinta de araña y que sólo sabe hacer una cosa: andar. Pero sin una programación como la que tiene una aspiradora automática.

Este robot está controlado por un organoide de cerebro cultivado en placas de laboratorio

Aquella actividad electrofisiológica detectada entonces no era nueva. Desde 2013 se han estado cultivando estos mal llamados miniórganos de laboratorio, que en realidad son conjuntos de células madre reprogramadas para crear tejidos funcionales propios de un órgano humano. Algo básico, pero que sirve de modelo, en este caso de cerebro, para estudiar ciertos procesos que no podemos observar in vivo.

Cuando cultivamos células de cerebro sintéticas, ¿estamos construyendo pensamientos? ¿Piensan realmente un puñado de neuronas? “Lo dije de una manera un poco torpe”, reconoce Hartung ocho años después. Pero “también dije que, sí, [aquellas neuronas de cultivo] estaban pensando, pero no tenían nada sobre lo que pensar”. Sencillamente “no tienen datos de entrada (input) ni manera de emitir datos de salida (output)”. Así que ahora se ha puesto manos a la obra para dárselos, mediante una inteligencia artificial.

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Las células de cerebro cultivadas en placa son incapaces de generar autoconciencia… por ahora

Thomas Hartung, profesor de toxicología en la Universidad Johns Hopkins, se describe a veces como un “profesor loco con un título en medicina y un doctorado de su Alemania natal“. Pareciera que está al frente de un experimento que puede descarriarse en cualquier momento. Pero, igual que Muotri, su interés está en saber en qué punto del desarrollo de un cerebro vivo empieza a tener sensibilidad. Y esto es útil para poder experimentar con organoides de cerebro cultivado en placa, a la hora de aplicar tratamientos experimentales en personas que sí sienten de verdad.

Desde luego, hay algo que la mayoría de quienes trabajan con organoides de cerebro tienen muy presente. ¿Acaso la sensibilidad comienza con la cociencia? En algún momento, puede haber un límite que no queremos cruzar, destaca la investigadora Núria Montserrat, una de las mayores conocedoras del mundo de los organoides. En su laboratorio en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña trabajan con estos modelos sintéticos de riñón o cerebro. “Hay unas guías éticas muy claras al respecto”, recuerda.

“El tema de la conciencia en los organoides cerebrales surgió porque hubo una investigación que cuando analizaba su funcionalidad, el investigador en el paper científico hacía una a un comportamiento en la placa de cultivo que se parecía a nivel electro fisiológico al cerebro de un niño de dos años. ¿Esto cómo lo interpreta la sociedad?” Shock.

Montserrat descarta categóricamente que, a día de hoy, se pueda hablar de algo parecido a la conciencia en los organoides de cerebro cultivados en laboratorio. Pero según vayan ganando complejidad ”tendremos que estar vigilantes y poner líneas rojas en el momento en el que veamos que algo cambia. Es algo que tienen muy presente todas las guías éticas y organismos internacionales”. En general, en organoides, la línea roja surge al reponder a una pregunta, dice Montserrat: “¿Podrías hacer el experimento que propones de otra manera que no requiera el organoide?”.

Al desarrollar cerebros en miniatura, Muotri cree que se podrían desentrañar grandes misterios, más allá de surgimiento de la conciencia. Desde el desarrollo temprano del autismo, los daños del SARS-CoV-2 en el cerebro o cómo reaccionará a grandes temporadas en el espacio.

No, no son cerebros funcionales pero no está claro cuándo surgen las primeras funciones

El neurocientífico y filósofo Andrea Lavazza (CUI Padova, Italia) habla de los organoides de cerebro como “un arma de doble filo”. En 2020 destacaba que no son más que decenas de millones de células que, sumadas, alcanza un tamaño de unos pocos milímetros. “La mayor limitación para un mayor desarrollo se debe a su falta de vascularización”. Pero, cultivados en placas de laboratorio, estos modelos de cerebro no viven mal y no necesitan mayor aporte de nutrientes, que le darían esos capilares que le faltan. Muestran ”patrones de ondas cerebrales (encefalograma) no muy distintos a los de bebés prematuros”, advertía entonces. Todo esto sugiere que “en el futuro, pueden manifestar una capacidad de experimentar sensaciones básicas como el dolor y, por lo tanto, manifestar sensibilidad o incluso formas rudimentarias de conciencia”. 

“Muestran patrones de ondas cerebrales no muy distintos a los de bebés prematuros. En el futuro podrían manifestar formas rudimentarias de conciencia”.

Desde el Centro Nacional de Biotecnología-CSIC, el genetista y experto en bioética Lluis Montoliú parte de la idea de que un organoide, en principio, no es más que una creación de laboratorio ”a partir de células madre embrionarias o células madre presentes en tejidos”. Efectivamente, “pueden reproducir algunas de las funciones celulares del órgano al que representan”. Pero en ningún caso se puede hablar de un órgano completo y mucho menos de un organismo. Cero dilemas éticos hasta este punto. El ve este asunto, como Montserrat, a futuro porque no sabemos cuándo un organoide de cerebro podría “desarrollar alguna capacidad de pensamiento o conciencia aunque fuera lejanamente parecida a la que tiene un cerebro humano”.

Dicho esto, el pasado enero el propio Montoliu señalaba en el SMC de España que “los organoides no son equivalentes a los órganos que modelan. Ni en complejidad ni en diversidad de tipos celulares”. Un recordatorio ante el anuncio de los primeros minicerebros cultivados en placas a partir de tejido de cerebro de feto humano, empleados en investigación sobre tumores en etapas tempranas. Por ahora, cualquier salto más allá es ciencia ficción.

El problema de la conciencia: no sabemos dónde buscarla

El problema de buscar respuestas en la bioética es si estamos haciendo las preguntas adecuadas. Sólo unos meses antes de lo que descubrió Moutri con sus neuronillas autoorganizadas, un equipo de la Universidad de Yale anunció que había devuelto parcialmente la vida a los cerebros de cerdos que habían sido sacrificados horas antes. Ya en una placa, y tras infundirles un cóctel químico, los investigadores revivieron las funciones celulares de las neuronas y su capacidad para transmitir señales eléctricas, como las que se observan en los organoides cultivados. Entonces, pese a lo chocante del experimento, prácticamente nadie dijo que esos cerdos-Frankenstéin hubieran vuelto a sentir.

¿Y los humanos? Ya tenemos verdaderos problemas para definir a nivel neurofisiológico qué es o en dónde reside la conciencia. Según una idea llamada teoría de la información integrada, esta sería producto de la densidad de las redes neuronales conectadas en todo el cerebro. Cuantas más neuronas interactuando, mayor será el grado de conciencia, una cantidad conocida como phi. Si phi es mayor que cero, el organismo se considera consciente.

En un artículo en Nature algunos investigadores piensan que es inútil intentar identificar la conciencia en cualquier tipo de cerebro mantenido en laboratorio. “Es simplemente imposible decir nada sobre lo que estos grupos de células cerebrales podrían pensar o percibir, dado que no entendemos la conciencia”, dice Steven Laureys (Universidad de Lieja, Bélgica). Él es uno de los pioneros en técnicas de imagen para medir la conciencia en personas en coma profundo. “No deberíamos ser demasiado arrogantes”.

Otras teorías de la conciencia requieren información que le aporten unos sentidos. En esto anda ahora Hartung. Él no espera encontrar conciencia, pero sí desarrollar inteligencia organoide para experimentar la toxicidad y otros efectos de ciertas sustancias. Otra cosa es que, por el camino, encuentre sorpresas que le obliguen a parar sus experimentos. Esto le ocurrió ya al equipo que trabajó en los cerebros de cerdo, dirigido por el neurocientífico Nenad Sestan. Sestan vio lo que parecía una actividad de encefalograma coordinada en uno de los cerebros y detuvo el cerebro inmediatamente detuvieron el proyecto. Aunque no hay indicios de que eso se pueda llamar realmente conciencia, preguntó al Panel de Bioética de los NIH de EE.UU. Y su indicación fue la de que si quería continuar con sus experimentos con cerebros, los sedase. Por si acaso…


Escucha la entrevista completa con Núria Montserra sobre sus trabajos con organoides y regeneración de tejidos o suscríbete a este capítulo de Tampoco es el fin del mundoun pódcast grabado en parte en la tienda Akira Cómics, en que podrás escuchar también a su dueño y experto en historia de los superhéroes y ciencia ficción Jesús Marugán, al genetista Alysson Muotri (UCSD), al bioquímico y farmacólogo Thomas Hartung (Universidad Johns Hopkins), al biólogo y ecólogo Luis Zambrano (UNAM). Un pódcast guionizado y sonorizado por Mario Viciosa y la producción de Xulio Rodríguez.