“Como eles podem imitar o desenvolvimento cerebral, as Mini-redes cerebrais ativas ou organoides cerebrais podem ser usados como um substituto para o cérebro humano estudar distúrbios complexos de desenvolvimento e neurológicos”, diz o autor correspondente Jun Takahashi, professor da Universidade de Kyoto.
No entanto, esses estudos são desafiadores, porque os organoides cerebrais atuais não possuem estruturas de suporte desejáveis, como os vasos sanguíneos e os tecidos circundantes, diz Takahashi. Como os pesquisadores têm uma capacidade limitada de avaliar as atividades neurais dos organoides, também tem sido difícil avaliar de forma abrangente a função das redes neuronais.
“Em nosso estudo, criamos uma nova ferramenta de análise funcional para avaliar a mudança dinâmica abrangente da atividade de rede em um campo detectado, que refletiu as atividades de mais de 1.000 células”, diz o primeiro autor e co-correspondente Hideya Sakaguchi, pesquisador de pós-doutorado. Universidade de Kyoto (atualmente no Instituto Salk). “O interessante deste estudo é que conseguimos detectar mudanças dinâmicas na atividade do íon cálcio e visualizar atividades celulares abrangentes.”
Para gerar os organoides, Takahashi, Sakaguchi e sua equipe criaram uma bola de células-tronco pluripotentes que têm o potencial de se diferenciar em vários tecidos do corpo. Em seguida, eles colocaram as células em um prato de cultura que imitava o ambiente necessário para o desenvolvimento cerebral. Usando os organoides, a equipe visualizou com sucesso atividades sincronizadas e não sincronizadas em redes e conexões entre neurônios individuais. A atividade neural sincronizada pode ser a base para várias funções cerebrais, incluindo a memória.
“Acreditamos que o nosso trabalho introduz a possibilidade de uma ampla avaliação da atividade neural derivada de células humanas”, diz Sakaguchi. O método poderia ajudar os pesquisadores a entender processos pelos quais a informação é codificada no cérebro através da atividade de populações celulares específicas, bem como os mecanismos fundamentais subjacentes às doenças psiquiátricas, diz ele.
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Embora os organoides cerebrais forneçam um meio para estudar o cérebro humano, preocupações éticas foram levantadas anteriormente em relação à função neural dos organoides cerebrais.
“Como os organoides cerebrais imitam o processo de desenvolvimento, uma preocupação é que eles também tenham atividades mentais como a consciência no futuro”, diz Sakaguchi. “Algumas pessoas mencionaram o célebre experimento mental ‘cérebros em uma cuba’, proposto por Hilary Putnam, de que os cérebros colocados em um barril de líquido que sustenta a vida com conexão a um computador podem ter a mesma consciência que os seres humanos.”
No entanto, Takahashi e Sakaguchi acreditam que é improvável que os organoides cerebrais desenvolvam a consciência porque lhes faltam informações dos ambientes circundantes.
“A consciência requer experiência subjetiva e os organoides cerebrais sem tecidos sensoriais não terão estímulo sensorial e produção motora”, diz Sakaguchi. “No entanto, se os organoides cerebrais com um sistema de entrada e saída desenvolvem consciência que requer consideração moral, a pesquisa básica e aplicada desses organoides cerebrais se tornará um tremendo desafio ético”.
No futuro, a pesquisa orgânica aplicada provavelmente explorará três áreas principais – descoberta de medicamentos, modelagem de distúrbios neuropsiquiátricos e medicina regenerativa, diz Takahashi.
“As Mini-redes cerebrais ativas ou organoides cerebrais, podem trazer grandes avanços para as empresas farmacológicas, substituindo modelos animais tradicionais e também podem ser usados para modelar doenças neurais intratáveis”, diz ele. “Usando nosso método, será possível analisar os padrões de atividade celular nas funções cerebrais para explorar melhor essas áreas”.
Publicado em Science Daily Imagem por Gerd Altmann de Pixabay
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