Utilizando dispositivos microfluídicos, un equipo de investigación de la Universidad de Tohoku (Japón) diseñó redes neuronales biológicas con patrones de conectividad similares a los de los sistemas nerviosos animales. Estas redes exhibieron dinámicas de actividad complejas y demostraron la capacidad de ser “reconfiguradas” a través de estimulación repetitiva.
Las neuronas cultivadas en una placa de laboratorio a menudo forman redes aleatorias y no estructuradas donde todas las células se activan simultáneamente, sin imitar las conexiones organizadas y significativas que se ven en un cerebro real. Como resultado, estos modelos in vitro brindan solo información limitada sobre cómo se produce el aprendizaje en los sistemas vivos.
De allí la relevancia de esta investigación, que ofrece una nueva herramienta prometedora para estudiar el aprendizaje, la memoria y los mecanismos subyacentes de la plasticidad neuronal.
Conjuntos neuronales: la base del aprendizaje y la memoria
En ciertas áreas del cerebro, la información se codifica y almacena como «conjuntos neuronales» o grupos de neuronas que se activan juntas. Los conjuntos cambian en función de las señales de entrada del entorno, que se considera la base neuronal de cómo aprendemos y recordamos cosas. Sin embargo, estudiar estos procesos utilizando modelos animales es difícil debido a su compleja estructura.
“La razón por la que existe la necesidad de cultivar neuronas en el laboratorio es porque los sistemas son mucho más simples”, señaló Hideaki Yamamoto (Universidad de Tohoku). “Las neuronas cultivadas en laboratorio permiten a los científicos explorar cómo funcionan el aprendizaje y la memoria en condiciones altamente controladas. Existe una demanda de que estas neuronas sean lo más parecidas posible a las reales”.
El equipo de investigación creó un modelo especial utilizando un dispositivo microfluídico, un pequeño chip con diminutas estructuras 3D. Este dispositivo permitió que las neuronas se conectaran y formaran redes similares a las del sistema nervioso de los animales. Al cambiar el tamaño y la forma de los diminutos túneles (llamados microcanales) que conectan las neuronas, el equipo controló la intensidad con la que interactuaban las neuronas.
Los investigadores demostraron que las redes con microcanales más pequeños pueden mantener conjuntos neuronales diversos. Por ejemplo, las neuronas in vitro cultivadas en dispositivos tradicionales tendían a exhibir solo un único conjunto, mientras que las cultivadas con microcanales más pequeños mostraban hasta seis conjuntos.
Además, el equipo descubrió que la estimulación repetida modula estos conjuntos, mostrando un proceso similar a la plasticidad neuronal, como si las células se estuvieran reconfigurando.
Esta tecnología de microfluidos en conjunción con neuronas in vitro podría usarse en el futuro para desarrollar modelos más avanzados que puedan imitar funciones cerebrales específicas, como la formación y el recuerdo de recuerdos.
Continúa leyendo: Cómo DeepSeek R1, un modelo de IA chino de primera línea, superó las sanciones estadounidenses
Se parte de nuestra comunidad en nuestras redes sociales
