Ojos trasplantados sin conexión directa con el cerebro permiten ver a unos renacuajos.
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Por primera vez se ha conseguido que unos ojos trasplantados fuera de la cabeza de un vertebrado y sin conexión neuronal directa con ella confieran cierta visión. El logro podría se útil en medicina regenerativa, bioingeniería, etc.
Uno de los desafíos biológicos más interesantes es comprender cómo el cerebro y el cuerpo se adaptan a grandes cambios en la organización corporal. Según este experimento el cerebro tiene una notable habilidad plástica para procesar datos visuales provenientes de ojos deslocalizados fuera de la cabeza.
Una de las metas de la Medicina es la restauración de un sentido que ha sido dañado a través del uso de repuestos artificiales, sean biológicos o no. Este resultado permite suponer que en un futuro lejano se podría regenerar el sentido de la vista sin necesidad de realizar conexiones muy específicas con el cerebro.
El experimento, realizado por unos científicos de la Universidad de Tufts, ha efectuado en renacuajos (Xenopus laevis) en los que se implantaron tejidos destinados a formar los ojos en la parte posterior de sus cuerpos. Los ojos no se trasplantaron ya formados, sino que se marcaron por fluorescencia proteínas específicas que formaban parte de los tejidos destinados a formar los ojos procedentes de renacuajos donantes. Esos tejidos fueron trasplantados a los receptores y dieron lugar a unos ojos ectópicos. Los receptores no formaban ojos normales en sus ubicaciones habituales al ser estos tejidos eliminados quirúrgicamente. Se realizó esto sobre 230 renacuajos.
A través del uso de microscopia por fluorescencia se pudo comprobar que el animal receptor desarrollaba nervios que conectaban esos ojos ectópicos no directamente con la región craneal en donde se encuentra el cerebro, sino con la médula espinal.
Un hallazgo extraño fue darse cuenta que los renacuajos ciegos de control mostraban cierta reacción a la presencia de luz, por lo que la existencia de ojos es innecesaria para una respuesta sencilla a la luz.
Para comprobar la funcionalidad de los nuevos ojos, los investigadores desarrollaron un sistema de entrenamiento visual controlado computacionalmente en el que distintos cuadrantes eran iluminados por luz LED roja o azul. El sistema administraba una pequeña descarga eléctrica a los renacuajos que nadaban en un cuadrante iluminado con luz roja. Además registraron el movimiento y velocidad de los mismos. Este sistema permitiría a los renacuajos, en teoría y una vez entrenados, evitar la luz roja y nadar hacia la luz azul si tenían algún tipo de visión.
Las conexiones de los nuevos ojos con el cuerpo no siempre se realizaban de manera adecuada, pues las conexiones axonales a veces se realizaban con el aparato digestivo en lugar de con la espina dorsal. Las conexiones con el aparato digestivo no permitieron a los renacuajos aprender de los estímulos luminosos.
Descubrieron que un 19% de los renacuajos que tenían nervios ópticos que se conectaban con la espina dorsal mostraban respuestas de aprendizaje frente a la luz: se alejaban de la luz roja mientras que la luz azul estimulaba su movimiento natural. La respuesta a la luz azul de estos renacuajos no difería mucho de la de los renacuajos de control a los que no se había efectuado ningún tipo de intervención. Un 40% de los renacuajos de control con visión normal conseguía aprender a evitar la luz roja. Aunque no se sabe si este tipo de visión es igual a la normal, no hay duda que estos ojos proporcionan algún tipo de visión.
Este resultado es totalmente inesperado, pues nadie habría supuesto que unos ojos ectópicos pueden ser funcionales cuando se conectan a la médula espinal en lugar de hacerlo directamente al cerebro. Los ojos ectópicos realizan una función visual y el cerebro es capaz de reconocer los datos visuales de esos ojos a través de la espina dorsal.
En experimentos previos realizados en 2003 se trasplantaron tejidos oculares sobre la cabeza y se pudo comprobar que se realizaban conexiones directamente con el cerebro, pero no se pudo determinar si estos ojos proporcionaban visión.
Este nuevo hallazgo sugiere que el cerebro tiene una gran plasticidad a la hora de incorporar señales nerviosas de distintas partes del cuerpo dentro de un programa de comportamiento que, sin embargo, evolucionó con un plan corporal diferente y específico. Todavía queda por determinar si esta plasticidad del cerebro de los vertebrados puede extenderse a otros órganos sensoriales ectópicos o a otras especies.
Otro tema de investigación será determinar cómo el cerebro es capaz de reconocer las señales visuales que provienen de un tejido situado cerca de las tripas e interpretarlos como datos visuales. Esto es solventado en ciencias de la computación con una cabecera de metadatos acoplada al resto del paquete de información, cabecera que indica tipo y fuente de esos datos, pero no se sabe si esto es así o no en este caso.
Obviamente hay muchas diferencias entre humanos y ranas, pero no son absolutamente fundamentales. Los humanos no queremos tener ojos en la espalda, pero este tipo de investigación podría permitir hacer ciencia fundamental sobre cómo hacer crecer nuevos órganos que reemplacen los dañados o a desarrollar terapias que reparen nervios dañados, por ejemplo en lesiones medulares.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4053 [1]
Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
Artículo original. [3]