En el marco de La Semana del Cerebro, celebrada a nivel global la tercera semana de marzo, se promueve la divulgación de los avances en las neurociencias. Desde el Laboratorio de Métodos Alternativos (LMA) nos sumamos a esta iniciativa y aprovechamos esta oportunidad para visibilizar cómo han avanzado en este campo los modelos de investigación que no emplean animales.
En los últimos años, la neurociencia ha sido protagonista de algunos de los desarrollos más innovadores dentro de las NAMs (New Approach Methodologies). Desde cultivos celulares tradicionales hasta organoides cerebrales complejos, los modelos in vitro están abriendo nuevas posibilidades para estudiar el sistema nervioso humano de manera más relevante y controlada.
Uno de los avances más disruptivos es el desarrollo de organoides cerebrales, también conocidos como “mini cerebros”. Se trata de estructuras tridimensionales generadas a partir de células madre humanas que son capaces de organizarse espontáneamente y reproducir, en cierta medida, la arquitectura y funciones de regiones del cerebro. Estos sistemas han permitido modelar procesos del desarrollo neuronal, así como enfermedades como la microcefalia, el autismo o enfermedades neurodegenerativas, a partir de los primeros desarrollos reportados en organoides cerebrales (Lancaster et al., Nature, 2013).
El crecimiento de estos modelos ha sido sostenido, y revisiones posteriores han destacado su potencial para transformar la investigación en neurociencia, especialmente al permitir estudiar procesos humanos difíciles de replicar en modelos animales (Paşca, Nature, 2018).
A su vez, los modelos más clásicos continúan siendo útiles. Los cultivos celulares en 2D, como neuronas derivadas de células madre o líneas celulares neuronales, permiten estudiar mecanismos celulares específicos, evaluar citotoxicidad o analizar respuestas a compuestos de manera controlada y reproducible. Por su parte, los sistemas 3D aportan un mayor nivel de complejidad estructural y funcional, favoreciendo interacciones celulares más representativas del tejido nervioso.
Más recientemente, algunos estudios han captado la atención del público general al demostrar que redes neuronales cultivadas in vitro pueden aprender a responder a estímulos. En experimentos ampliamente difundidos, se ha observado que estas redes son capaces de modificar su actividad en función de señales externas, e incluso adaptarse a dinámicas simples como las de un videojuego (Kagan et al., Neuron, 2022). Si bien estos hallazgos abren interrogantes fascinantes sobre la plasticidad neuronal, también requieren una interpretación cuidadosa desde el punto de vista científico.
En conjunto, estos modelos permiten avanzar en la comprensión de enfermedades neurológicas, evaluar efectos neurotóxicos y explorar nuevas estrategias terapéuticas desde un enfoque human-relevant.
Sin embargo, es importante mantener una mirada realista.
La neurociencia no solo estudia células o circuitos aislados, sino también fenómenos complejos como la cognición, la conducta y la interacción con el entorno. Estos aspectos, profundamente integrados a nivel de organismo, aún no pueden ser completamente modelizados in vitro. Incluso los sistemas más avanzados presentan limitaciones en términos de maduración, conectividad y representación de la diversidad celular del cerebro humano, tal como ha sido señalado en análisis críticos del campo (Poo et al., Nature Neuroscience, 2016).
Desde el LMA, entendemos que los avances en neurociencia sin animales representan una oportunidad única para desarrollar modelos más relevantes, éticos y predictivos. Al mismo tiempo, creemos que su implementación debe ir acompañada de una evaluación crítica de sus alcances y limitaciones, para asegurar que las preguntas que formulamos y los datos que generamos sean realmente significativos.
En un campo tan complejo como el cerebro humano, el futuro no depende de un único modelo, sino de la integración inteligente de múltiples herramientas que nos acerquen, cada vez más, a comprenderlo.
Para leer más
Lancaster, M.A. et al. (2013). Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature.
Paşca, S.P. (2018). The rise of three-dimensional human brain cultures. Nature.
Kagan, B.J. et al. (2022). In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world. Neuron.
Poo, M.M. et al. (2016). What is the brain organoid field missing? Nature Neuroscience.