Biólogo brasileiro trabalha em mini cérebros produzidos em laboratório, que produzem padrões elétricos semelhantes aos dos bebês prematuros

Os ‘mini-cérebros’ cultivados em um prato produziram espontaneamente ondas cerebrais semelhantes a humanos – e os padrões elétricos parecem similares àqueles vistos em bebês prematuros.

O avanço pode ajudar os cientistas a estudar o desenvolvimento inicial do cérebro. A pesquisa nesta área tem sido lenta, em parte porque é difícil obter amostras de tecido fetal para análise e quase impossível examinar um feto no útero . Muitos pesquisadores estão entusiasmados com a promessa desses “organoides” , que, quando cultivados como culturas 3D, podem desenvolver algumas das estruturas complexas vistas no cérebro. Mas a tecnologia também levanta questões sobre a ética da criação de órgãos em miniatura que poderiam desenvolver a consciência.

Uma equipe de pesquisadores liderada pelo neurocientista brasileiro Alysson Muotri, da Universidade da Califórnia, em San Diego, persuadiu as células-tronco humanas a formar tecido do córtex – uma região do cérebro que controla a cognição e interpreta as informações sensoriais. Eles cultivaram centenas de organoides cerebrais em cultura por 10 meses e testaram células individuais para confirmar que expressavam a mesma coleção de genes vistos em cérebros humanos em desenvolvimento típico ¹ . O grupo apresentou o trabalho na reunião da Society for Neuroscience em San Diego neste mês.

Padrões surpreendentes

Muotri e seus colegas registraram continuamente padrões elétricos, ou atividade eletroencefalograma (EEG), através da superfície dos minicérebros. Aos seis meses, os organoides estavam disparando a uma taxa maior do que outros organoides cerebrais criados anteriormente, o que surpreendeu a equipe.

Os padrões de EEG também foram inesperados. Nos cérebros maduros, os neurônios formam redes sincronizadas que disparam com ritmos previsíveis. Mas os organoides exibiam padrões irregulares de EEG que se assemelhavam às explosões caóticas de atividade elétrica sincronizada vistas no desenvolvimento de cérebros. Quando os pesquisadores compararam esses ritmos com os EEGs de bebês prematuros, descobriram que os padrões dos organoides imitavam os dos bebês nascidos com 25 a 39 semanas pós-concepção.

Os organoides não estão perto de serem cérebros humanos reais, diz Muotri. Eles não contêm todos os tipos de células encontrados no córtex e não se conectam a outras regiões do cérebro.

Mas seu grupo agora está trabalhando para cultivar os organoides por mais tempo para ver se eles continuarão a amadurecer. Os pesquisadores também planejam explorar se essas estruturas funcionam como um córtex normal, ligando-as a organoides que simulam outras partes do cérebro ou do corpo.

Uma fatia de um organoide cerebral mostra neurônios corticais mais maduros na borda externa da estrutura. Crédito: Muotri Lab / UC San Diego

Comparação de ondas cerebrais

“Isso é muito intrigante e surpreendente”, diz Hongjun Song, neurocientista de desenvolvimento da Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia. Embora o trabalho seja preliminar, ele acrescenta, as semelhanças com os padrões de EEG do bebê prematuro sugerem que os organoides podem eventualmente ser úteis para o estudo de distúrbios do desenvolvimento do cérebro, como a epilepsia ou o autismo.

Song também acha que estudar como os padrões de EEG se originam de um organoide poderia ajudar os pesquisadores a entender como os ritmos do EEG emergem em um cérebro humano em desenvolvimento.

Mas nem todos concordam. Só porque as ondas cerebrais dos organoides se parecem com aquelas em bebês prematuros não significa que estejam fazendo a mesma coisa, diz Sampsa Vanhatalo, um neurofisiologista da Universidade de Helsinque que desenvolveu o banco de dados de EEGs infantis ao qual Muotri comparou medições de seus bebês. organoides.

E provar que eles são os mesmos será difícil porque os pesquisadores sabem muito pouco sobre como os cérebros dos bebês são conectados, diz Arnold Kriegstein, neurologista da Universidade da Califórnia, em São Francisco. Os organoides podem estar perdendo componentes-chave que conduzem padrões EEG em cérebros reais, acrescenta.

Origens da Consciência

No entanto, o projeto levanta questões éticas sobre se os organoides poderiam desenvolver a consciência, diz o neurocientista Christof Koch, presidente e diretor científico do Instituto Allen para a Ciência do Cérebro, em Seattle, Washington. “Quanto mais perto eles chegam do bebê prematuro, mais eles devem se preocupar.”

Mas ele reconhece que pode ser difícil saber quando um organoide é consciente, já que os pesquisadores nem sequer concordam em como medir a consciência em adultos ou quando aparece em bebês.

Muotri diz que consideraria suspender o projeto se houvesse evidência de que os organoides se tornaram autoconscientes, mas agora eles são muito primitivos. “É uma zona muito cinzenta neste estágio, e não acho que alguém tenha uma visão clara do potencial disso.”