Logran que médulas espinales de rata controlen la función neuronal de robots biológicos

Las médulas espinales de rata controlan la función neuronal en biobots.

Los robots biológicos, o biobots, se inspiran en los sistemas naturales para imitar los movimientos de los organismos, como nadar o saltar.

Las mejoras en los biobots para replicar mejor los comportamientos motores complejos pueden conducir a emocionantes aplicaciones de ingeniería biorobótica para ayudar a resolver desafíos del mundo real.

Sin embargo, esto requiere la creación de robots biohíbridos, biobots compuestos de materiales orgánicos y artificiales, lo cual es un desafío.

Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign combinaron una médula espinal de rata intacta con un sistema muscular 3D diseñado por tejidos.

Después de cultivar el sistema durante siete días, los investigadores descubrieron que las neuronas motoras de la médula espinal comienzan a producir actividad eléctrica que causa contracción en los músculos artificiales, reflejando el comportamiento del sistema nervioso periférico.

“Cuando observamos con mayor profundidad cómo se desarrolló la interfaz neurona-músculo, estábamos muy emocionados de observar muchas similitudes entre nuestro espinobot diseñado por tejidos y el desarrollo in vivo“, dijo el autor Collin Kaufman, un estudiante graduado de neurociencia en la UIUC.

Kaufman dijo que este resultado indica que la médula espinal explantada es un mecanismo viable para controlar los comportamientos musculares, incluso cuando se retira de su entorno natural.

Luego probaron esto variando la concentración de neurotransmisores en el sistema.

Cuando hay neurotransmisores adicionales presentes, las contracciones son más modeladas y consistentes, y cuando se bloquean, las contracciones disminuyen.

Debido a que estudiar el sistema nervioso periférico puede ser tan difícil, la capacidad de observarlo externamente, como se demostró en el presente estudio, puede conducir a grandes avances en la medicina.

Un ejemplo potencial es la enfermedad de Lou Gehrig, también conocida como esclerosis lateral amiotrófica, en la que la muerte de las neuronas provoca la eventual pérdida de la función motora.

Al desarrollar un sistema nervioso periférico externo, los investigadores pueden estudiar la ELA con fácil acceso a los componentes afectados en tiempo real.

“Los próximos pasos para estudiar una enfermedad de este tipo son sorprendentemente cercanos“, dijo Kaufman.

“Al reemplazar el músculo, la médula espinal o cualquier combinación de los dos tejidos con un modelo mutante de ELA, los investigadores podrían estudiar cómo las neuronas enfermas interactúan con los músculos cercanos”.

Además, los biobots híbridos se pueden usar como herramientas de entrenamiento quirúrgico, lo que permite a los estudiantes de medicina realizar cirugía práctica en tejido biológico real.

“Las aplicaciones futuras de esta tecnología apenas comienzan a entenderse, y esperamos muchas cosas buenas de esta área en los próximos años“, dijo Martha Gillette, profesora de biología celular y del desarrollo en UIUC.

Fuente: AIP