Instrucciones para revivir un cerebro

Hasta hace poco se creía que pocos minutos después de la muerte, el cerebro perdía todas sus funciones. Sin embargo, estudios recientes sugieren que las funciones cerebrales básicas se podrían recuperar y mantener hasta diez horas después.

por Juan García-Bernalt Diego

“Oh, sweet mystery of Life, at last I’ve found you…!” Una de mis películas favoritas es El Jovencito Frankenstein (1974) del genio Mel Brooks. Aparte de ser una comedia desternillante, la idea de mantener vivo el cerebro de un genio, incluso después de su muerte, siempre me ha parecido interesantísima. Aunque no sé vosotros, pero yo preferiría ahorrarme la tormenta eléctrica en el tenebroso castillo para conseguirlo. Dejando de lado la ciencia ficción, y volviendo a la ciencia, hoy nos centramos en una publicación del año 2019 en la revista Nature en la que un gran grupo de investigadores, liderados por el Departamento de Neurociencia de la Universidad de Yale, consiguió reactivar funciones cerebrales básicas, en el cerebro de un cerdo, cuatro horas después de su muerte. Antes de empezar, es importante resaltar que el estudio se hizo en cerebros de cerdos que iban a ser usados para el consumo de su carne y, que de no haber sido utilizados, simplemente se habrían descartado.

El cerebro humano y de la mayoría de los mamíferos es un órgano grande y que requiere de mucha energía para su correcto funcionamiento. Por ello, es mucho más sensible que otros a deficiencias en oxígeno o circulación sanguínea. De hecho, hasta la fecha, estudios sugerían que, tanto la consciencia como las señales eléctricas del cerebro, se pierden en unos pocos segundos tras la interrupción de la circulación cerebral. Si dejamos pasar unos pocos minutos, las reservas de glucosa (azúcar que usa el cerebro para generar energía) y ATP (molécula en la que se almacena esa energía tras ser generada) también se acaban.

Sin embargo, nuevos estudios han cuestionado que este proceso sea tan rápido. Se basan en varias pruebas: tejido cerebral obtenido horas después de la muerte es capaz de generar señales eléctricas; las mitocondrias (pequeñas estructuras dentro de las células encargadas de producir la mayor parte de energía que estas necesitan) se mantienen funcionales hasta 10 horas  post-mortem; tras una hora de isquemia total (detención de la circulación cerebral) se pueden recuperar funciones cerebrales normales en gatos y macacos; y, por último, en humanos con hipotermia, tras una asístole prolongada (falta de actividad eléctrica en el corazón) se han descrito recuperaciones neurológicas totales.

Todo ello parece indicar que, bajo las condiciones apropiadas, se pueden recuperar al menos parte de las funciones celulares y moleculares del cerebro, tras su muerte. Pero ¿cuáles son esas “condiciones apropiadas”? y, sobretodo, ¿cómo conseguimos aplicarlas y mantenerlas?

Para ello, los investigadores encabezados por Zvoronimir Vrselja desarrollaron una tecnología llamada BrainEx, que les permitía mantener en las condiciones de temperatura que tendría dentro del cuerpo (37ºC) un cerebro ex-vivo (fuera del organismo), varias horas post-mortem. Este sistema perfunde el cerebro, es decir, introduce un líquido en su circulación, en forma de ondas, como ocurriría si el corazón estuviera bombeando sangre, a una presión y número de pulsaciones por minuto determinadas. Este líquido, que lo llaman BEx, aporta los nutrientes necesarios al cerebro y mantiene la homeostasis de las células cerebrales permitiéndoles conservar su composición, gracias a la continua filtración de ese fluido una vez recorre el cerebro y vuelve al sistema. Además de este sistema, desarrollaron una cirugía para extraer el cerebro y todos sus vasos, sin dañarlo. 

El plan era “sencillo”. Una vez extraído el cerebro, se esperaba 4 horas post-mortem para conectarlo al BrainEx y se estudiaban distintas características de este. La cosa es ¿cómo evaluamos cuán funcional es realmente ese cerebro? Lo más lógico será empezar por la circulación, si esta no es correcta, el oxígeno y los nutrientes no llegarán a todas las células y el cerebro no podría funcionar. Después habrá que valorar cómo se mantiene la estructura cerebral, primero en la escala macrométrica, en términos de las diferentes regiones que encontramos en este, y después en la micrométrica, estudiando el estado de las neuronas y el resto de células cerebrales. Por último, habrá que cerciorarse que las conexiones entre las neuronas se mantienen y que el metabolismo sigue funcionando adecuadamente. Si todos estos requisitos se cumplen, tendremos un cerebro “listo para su uso”.

Centrándonos primero en la microcirculación cerebral, y cómo esta se veía afectada con el paso del tiempo, los resultados mostraron que la circulación se mantenía viable hasta 6 horas con el cerebro conectado al BrainEx, 10 horas post-mortem. Después, esa circulación se deterioraba tanto que ya no se podía mantener el cerebro perfundido sin dañarlo. Esto se comprobó estudiando la señal fluorescente de la hemoglobina que incorporaba ese líquido BEx, comprobando que llegaba hasta los capilares más pequeños.

En segundo lugar, estudiaron la estructura cerebral, mediante resonancia magnética, y vieron que sus estructuras se mantenían intactas, así como el contraste entre materia blanca y materia gris. Vieron que esa conservación de la estructura se daba en diferentes regiones del cerebro como el hipocampo o el neocórtex, pero que de nuevo, cuando se observaba ese cerebro pasadas 10 horas tras la muerte, se veía un claro deterioro.

En un tercer paso se dejaron las grandes estructuras cerebrales y se pasó al estudio de las neuronas. Se vio que con el sistema BEx se mantenía la estructura neuronal típica, que se perdía en solo una hora fuera de este sistema. El líquido BEx incluye factores antiapoptóticos. La apoptosis es la muerte celular programada, mecanismo por el que el cuerpo mata células que ya han cumplido su función y no necesita, evitando que se conviertan potencialmente en células tumorales. Sin embargo, en este caso no nos interesa que las células se mueran, pues post-mortem, no se podrán generar más. Se vio que ese proceso de apoptosis avanzaba mucho menos en el sistema BEx. El siguiente paso en el estudio de las neuronas es el estudio de los axones, las líneas de conexión con otras neuronas. Estos, cuando son funcionales están recubiertos por una sustancia llamada mielina, que sirve para acelerar el transporte de las señales neuronales. La mielina se estructura de una forma muy particular, para su correcto funcionamiento. Así, esta estructura se mantiene en el sistema BEx y solo en una hora se pierde ese ordenamiento fuera de este sistema.

El cerebro, como muchos sabréis, no se compone únicamente de neuronas, sino que hay toda otra serie de células necesarias para su funcionamiento, que en su conjunto se conocen como glía. Se estudiaron dos ejemplos particulares, los astrocitos y la microglía. Se comprobó, que utilizando el sistema BEx el número de estas células no se reducía. Al final, poco más podemos pedir, no olvidemos que el cerebro está muerto.

Llegados a este punto, hemos comprobado que el cerebro tiene buena circulación, conserva su estructura anatómica así como la estructura de sus células, tanto las neuronas como las células de la glía. Sin embargo, esto no es suficiente. Las neuronas tienen que ser capaces de llevar a cabo la sinapsis, es decir, comunicarse entre sí. Esta comunicación se hace a través de pequeñas moléculas llamadas neurotransmisores, que se guardan al final de la neurona en pequeñas estructuras llamadas vesículas. Contando el número de estas vesículas, podemos saber cuánta actividad sináptica se está llevando a cabo. De nuevo, las diferencias con el sistema BEx eran muy notables, aunque el deterioro era evidente pasadas 10 horas tras la muerte.

Por último, se comprobó que el metabolismo cerebral global, medido a través del consumo de oxígeno y glucosa, podía ser mantenido ex-vivo.

Así, tenemos un sistema capaz de reactivar la mayoría de actividades del cerebro, hasta cuatro horas después de muerto. Quizás nunca lleguemos a revivir a nuestro Frankenstein de elección, o a Walt Disney, pero creo que es fácil ver la infinidad de aplicaciones que esta técnica podría tener. Mejorar cirugías y otras intervenciones, hacer posibles trasplantes antes impensables y, en general, expandir los límites de lo que se creía posible para el cerebro humano.

Referencia

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