Científicos descubren cómo borrar los recuerdos del cerebro

Un equipo de neurocientíficos de la Johns Hopkins University descubrieron que alterando una proteína específica del cerebro se puede buscar y eliminar recuerdos traumáticos a un nivel molecular. Para probarlo, los investigadores expusieron a unos pobres ratones a sonidos que asustan, y observaron lo que sucedía en sus cerebros cuando los ratones asociaban el ruido con la sensación de miedo. Los investigadores que trabajan con ratones han descubierto que mediante la eliminación de una proteína de la región del cerebro responsable de recordar el miedo, que puede eliminar permanentemente los recuerdos traumáticos. Su informe sobre un medio molecular de borrar recuerdos del miedo en los roedores fue publicado en la revista Science Express.

"Cuando ocurre un evento traumático, se crea un recuerdo terrible que puede durar toda la vida y tienen un efecto debilitante sobre la vida de una persona", dice Richard L. Huganir, Ph.D., profesor y director en neurociencia de la Universidad Johns Hopkins de Medicina y un investigador del Howard Hughes Medical Institute. "El hallazgo que describe los mecanismos moleculares y celulares implicados en este proceso plantea la posibilidad de manipular los mecanismos con fármacos para mejorar la terapia de comportamiento para condiciones tales como el desorden de estrés post-traumático".

Dr. Richard L. Huganir, director en neurociencia de la Universidad Johns Hopkins de Medicina.

La terapia del comportamiento en torno a "la formación de extinción" en modelos animales ha demostrado su utilidad en el alivio de la profundidad de la respuesta emocional a los recuerdos traumáticos, pero no en la eliminación total de la memoria en sí. De acuerdo a sus investigaciones existe una parte del cerebro fundamental en el proceso: la amígdala cerebral, un centro de neuronas ubicado en cada hemisferio y que es considerada una de las partes más arcaicas del cerebro. Se piensa que la amígdala es responsable de formar recuerdos conectados con eventos emocionales, y los científicos pudieron determinar que hay una proteína en particular en estas células nerviosas que ayuda a que se haga esa conexión y se establezca el recuerdo.

Con la esperanza de entender las bases moleculares de la formación de la memoria del miedo, el equipo examinó además las proteínas en las células nerviosas de la amígdala antes y después de la exposición a la señal de ruido alto. Ellos encontraron aumentos temporales en la cantidad de proteínas, en particular la AMPARs permeable de calcio, a pocas horas del miedo alcanzar su punto máximo (a las 24 horas) y desapareciendo 48 horas después.

Debido a que estas proteínas en particular son especialmente inestables y pueden ser removidos de las células nerviosas, los científicos propusieron que permanentemente puede eliminar el miedo mediante la combinación de terapia conductual y eliminación de proteínas, proporcionando una ventana de oportunidades para el tratamiento. "La idea era eliminar estas proteínas y debilitar las conexiones en el cerebro creado por el trauma, borrando la memoria misma", dice Huganir.

Mediante proceso molecular se puede borrar los recuerdos del miedo en roedores.

Por ahora sólo funciona con ratones de laboratorio.

En otros experimentos, encontraron que la eliminación de estas proteínas depende de la modificación química de la proteína Glu-A1. Los ratones que carecen de esta modificación química de Glu-A1 recuperan recuerdos del miedo inducido por los tonos altos, mientras que sus compañeros de camada que tienen proteína normal Glu-A1 no pudieron recuperar la memoria del miedo mismo. Huganir sugiere que los medicamentos diseñados para controlar y mejorar la eliminación de AMPARs permeable al calcio se puede utilizar para mejorar el borrado de la memoria.

"Esto puede sonar a ciencia ficción, la posibilidad de borrar recuerdos selectivamente", dice Huganir. "un día esta aplicación permitirá el tratamiento de enfermedades debilitantes como recuerdos de miedo, o el síndrome de estrés post-traumático relacionado con la guerra, la violación u otros eventos traumáticos".

Traducción de Juan Carlos Jiménez
Fuente: Johns Hopkins Medicine


Quantum opina:

Interesante descubrimiento, sin embargo el neurobiólogo Joe Tsien del Colegio Médico de Georgia, dijo a Reuters que es poco probable que estos procedimientos sean aplicados al cerebro humano, señalando que "El cerebro humano es tan complejo y diferente al del cerebro del ratón que personalmente no creo que sea posible que usted puede hacer lo mismo en los seres humanos".

Pero pensándolo bien, si nos olvidamos de todo lo malo que nos pasó, ¿cómo vamos a aprender para que no nos pase de nuevo?

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Crean órganos a partir de células madre contenidas en "bloques" de gel

Cultivar tejidos vivos y órganos en el laboratorio sería un buen truco para salvar vidas. Sin embargo, reproducir la complejidad de un órgano mediante el cultivo de diferentes tipos de células con la disposición correcta —haciendo que los músculos estén unidos por tejido conectivo y recorridos por vasos sanguíneos, por ejemplo— es imposible en la actualidad. Los investigadores del MIT han dado un paso hacia este objetivo mediante la presentación de una forma de crear “bloques de construcción” con distintos tipos de tejidos que se después pueden unirse entre sí.

Las células madre embrionarias pueden transformarse en prácticamente cualquier tipo de célula en el cuerpo. No obstante, el control de este proceso, conocido como diferenciación, es difícil. Si se deja que las células madre embrionarias crezcan en una placa de cultivo de tejidos, se diferenciarán más o menos al azar, creando una mezcla de diferentes tipos de células.

Unos “bloques de construcción” con geles que se transforman en diferentes tipos de tejidos.

El grupo del MIT, dirigido por Ali Khademhosseini, profesor asistente en la división Harvard-MIT de Ciencias de la Salud y Tecnología, así como receptor de un premio TR35 en 2007, colocó células madre embrionarias en “bloques de construcción” con un gel que animaba a las células a convertirse en ciertos tipos de células. Estos bloques de construcción se pueden unir, utilizando técnicas desarrolladas anteriormente por Khademhosseini, para hacer estructuras más complejas. El gel se degrada y desaparece a medida que el tejido crece. En última instancia, el grupo espera crear tejido cardíaco apilando bloques que contengan células que se hayan convertido en músculos junto a bloques que contengan vasos sanguíneos, y así sucesivamente.

Los investigadores exponen grupos de células madre conocidas como cuerpos embrioides a un entorno físico que imita algunos de los momentos que las células experimentan durante el desarrollo embrionario. “En un intento por recrear esa polaridad, hemos aplicado tecnologías de microfabricación a la ingeniería de células madre”, afirma Khademhosseini.

Bloque de células: un grupo de células madre permanece encerrada en dos materiales diferentes, la gelatina a la izquierda, el glicol de polietileno en la derecha. El primer material estimula las células y estas a su vez a los vasos sanguíneos.

En primer lugar, el equipo coloca cuerpos embrioides en agujeros a microescala, lo que provoca que las células se agrupen para formar esferas. A continuación vierten una solución de hidrogel sensible a la luz en la parte superior de las células. Cuando esta solución se expone a la luz, se endurece, dejando tras de sí una esfera de células, medio desnudas, medio encerradas en un cubo de gel. El proceso se repite para encajar la otra mitad en un segundo tipo de gel. El resultado es un bloque de hidrogel, mitad gelatina y mitad glicol de polietileno, con una esfera de células madre embrionarias en su interior.

El grupo de Khademhosseini descubrió que dentro de un cuerpo embrioide individual, las células en el lado más gelatinoso tomaban un camino diferente en comparación con las células del lado del glicol de polietileno. Para las células es más fácil entrar en la gelatina, y esto afecta al modo en que crecen, haciendo que se conviertan en vasos sanguíneos. “Remodelan completamente la parte de la gelatina, cavando a través del gel, alargándose y formando vasos sanguíneos como brotes”, asegura Khademhosseini. Estas células también expresan marcadores químicos típicos de las células precursoras de vasos sanguíneos, llamadas células endoteliales. Las células en el otro lado se diferencian de una manera más caótica. Los investigadores también observaron lo que pasó al cambiar los moldes para crear bloques de gel que contuviesen más o menos gelatina.

1) Khademhosseini comienza sembrando células del músculo cardíaco en un diapositivo en matriz.
2) guiadas por el patrón, las células se alargan hasta que se asemejan a las células de un corazón vivo.
3) Después de 6 días, las células han formado 'organoides' que laten por sí mismo y pueden ser removido del dispositivo.
4) Los organoides son incrustadas en bloques de gel que se pueden moldear con cualquier forma que sea necesario, y se pueden combinar como ladrillos 'Lego' de ingeniería de tejidos.

Khademhosseini espera poner a prueba aún más los efectos de los diferentes hidrogeles. También planea integrar distintos productos químicos estimulantes del desarrollo dentro de los geles. El uso de señales químicas para influenciar la diferenciación de células madre es un enfoque común, aunque el control sobre qué partes de un grupo de células son expuestas a ciertas señales químicas ha sido difícil hasta ahora. Otros grupos han utilizado dispositivos de microfluidos para llevar los distintos productos químicos a las células. Khademhosseini cree que el uso del hidrogel facilitará las cosas.

“Esta es una nueva forma creativa para guiar el comportamiento de células madre utilizando hidrogeles como patrón”, explica Sarah Heilshorn, profesora asistente de ciencias de los materiales e ingeniería en la Universidad de Stanford. Afirma que el aspecto más innovador del trabajo es la capacidad de crear rápidamente un gran número de construcciones celulares. “Este enfoque podría aplicarse a una amplia gama de biomateriales y otros tipos de células”.

El objetivo final de Khademhosseini es construir un tejido cardíaco completo. “Nos gustaría plantar células para que sirvan de patrón de la ramificación vascular a través del tejido cardíaco”, asegura. Las estructuras de gel multimaterial, señala, “pueden ser los módulos de nuestras estructuras celulares de auto-ensamblaje”, afirma.

Fuente: Technology Review



Quantum opina:

Los ingenieros en tejidos ya están en la cúspide de la creación de órganos por impresión. Pero hay un problema fundamental: Es difícil conseguir que los tejidos, ya sea impreso en una hoja o crecido en un plato puedan adquirir una forma real de 3-D (como el corazón o el hígado). Los investigadores de la División Harvard-MIT de Ciencias de la Salud y Tecnología (HST) creen que tienen alguna forma de evitarlo: Han inventado una forma que permite incrustar las células vivas en cubos, por lo que las estructuras en 3-D podrían ser construidas en la misma forma que un niño podría montar una pila de Legos.

Estos "Legos" están hechos de células embrionarias que se encuentran encerradas en bloques pequeños de gel que miden unas 100 millonésimas de un metro de lado.

Los investigadores - Ali Khademhosseini y Javier Gómez Fernández - acaban de publicar un documento sobre la técnica. La misma no está muy lejos de formar vejiga, cartílagos y otros tejidos sin embargo el desafío no es el hacerla coincidir con otros tejidos sino lo costoso de su aplicación. Gómez Fernández y Khademhosseini piensan que su técnica podría ser utilizada para la construcción de algo más complejo como el tejido del hígado o del corazón, pues ya han creado los tubos que podría funcionar como capilares.

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Invernadero en el espacio

Puede que parezca pequeño, pero es un invernadero para astronautas – y para ti. Paolo Nespoli llevará un invernadero a la Estación Espacial Internacional, e invita a los jóvenes estudiantes a repetir sus experimentos en tierra para comparar resultados.

Los astronautas del futuro necesitarán cultivar plantas en el espacio. Durante los largos viajes a Marte, o incluso más lejos, será necesario producir alimentos frescos a bordo de las naves espaciales, que tendrán que ser hasta cierto punto autosuficientes. Construir invernaderos en la Luna, Marte o en otros planetas será un paso fundamental para las futuras misiones de exploración.

Los invernaderos también son una fuente de oxígeno, y dan un toque de vida en la fría desolación del espacio. Cuidar las plantas es además una buena forma de recordar la Tierra y un divertido pasatiempo durante los largos y probablemente aburridos viajes interplanetarios.

El objetivo es observar el ciclo de vida de una planta con flor.

Ejemplares de arabidopsis.

Boceto del invernadero de la misión MagISStra.

Plantas a bordo de la ISS

Paolo no tendrá la oportunidad de aburrirse durante su misión MagISStra a la Estación Espacial Internacional (ISS, en sus siglas en inglés). El proyecto ‘Un Invernadero en el Espacio’, propuesto y desarrollado por el Directorado de Vuelos Tripulados de la ESA, no es tan sólo un nuevo experimento científico, sino que también constituye una innovadora oportunidad educativa para los estudiantes de entre 12 y 14 años de edad.

Nespoli utilizará un invernadero especialmente diseñado para cultivar plantas en el espacio para observar el ciclo de vida de una planta con flor. Los estudiantes podrán seguir el desarrollo del experimento cultivando su propia planta en la Tierra, utilizando un invernadero similar.

El astronauta italiano Paolo Angelo Nespoli.

Paolo Nespoli durante su permanencia en la misión espacial STS-120.

El experimento consistirá en regar unos ejemplares de arabidopsis (Arabidopsis thaliana) plantados en el invernadero instalado en el laboratorio Columbus de la Estación Espacial Internacional. Los estudiantes deberán comenzar sus experimentos en tierra al mismo tiempo que Paolo Nespoli en órbita.

Paolo sacará fotos del ciclo de desarrollo de la planta, y grabará en vídeo los momentos más importantes de su germinación, y los colgará en la página Web de la misión MagISStra.

Los estudiantes podrán comparar la evolución de sus plantas con las de la Estación Espacial durante las 10 semanas que durará el experimento. Además, tendrán la oportunidad de intercambiar sus observaciones con estudiantes de otros países europeos, en una auténtica comunidad de jóvenes científicos.

Fuente: ESA

Lechuga Mizuna creciendo a bordo de la Estación Espacial Internacional antes de ser cosechada y congeladas para la vuelta a la Tierra. Crédito de la imagen: NASA.

Quantum opina:

Un equipo de investigación ya ha construido un prototipo de invernadero lunar en el Laboratorio de Clima Extremo del CEAC, en el Campus de la universidad, y lo ha probado con éxito. Representa los últimos 5 metros de una de varias estructuras tubulares que formarían parte de una base lunar propuesta. Los tubos estarían enterrados bajo la superficie lunar para proteger a los vegetales y los astronautas de los serios peligros que entrañan en un mundo sin atmósfera las erupciones solares, los micrometeoritos y los rayos cósmicos.

El módulo cubierto por una membrana se puede contraer hasta quedar convertido en un disco de 1,2 metros de diámetro, haciendo más fácil su traslado en una nave espacial durante viajes interplanetarios. Contiene lámparas de vapor de sodio refrigeradas con agua, y largos sobres que serían cargados con semillas, listas para germinar hidropónicamente.

Un invernadero parecido al nuevo es el modelo del CEAC que ya produce alimentos en el Polo Sur desde hace seis años. La Cámara de Crecimiento del Polo Sur, donde fueron desarrolladas muchas de las ideas usadas ahora en el invernadero lunar, abastece de alimentos frescos al personal de una base científica que físicamente queda aislada del mundo exterior durante un periodo de entre seis y ocho meses cada año.

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