Els científics desenvolupen neurobots amb sistemes nerviosos autoorganitzats a partir de cèl·lules de granota

Els científics han demostrat que es poden formar sistemes nerviosos funcionals dins de robots cel·lulars vius autoorganitzats, conferint patrons de moviment complexos i perfils d’expressió genètica distintius, cosa que revela nous coneixements sobre la plasticitat biològica i les possibles aplicacions de la medicina regenerativa.

Un equip d’investigadors ha creat neurobots, robots vius equipats amb un sistema nerviós autoorganitzat. Aquests biobots són diminuts robots vius autoalimentats, construïts exclusivament a partir de cèl·lules embrionàries de granota. Aquestes versions inicials es poden moure de manera autònoma a l’aigua i mostren capacitats com l’autoreplicació (replicació cinemàtica) i la resposta a estímuls sonors.

Els neurobots porten aquest concepte més enllà a l’incorporar neurones que transmeten senyals en el sistema nerviós. L’objectiu és explorar com funcionen aquests sistemes en entorns biològics artificials i obrir possibilitats per a futures aplicacions mèdiques com la reparació de danys nerviosos utilitzant les mateixes cèl·lules del pacient. Aquest estudi es publica a ‘Advanced Science’.

Creació de neurobots

Per construir neurobots, els investigadors implanten cèl·lules precursores neuronals (cèl·lules immadures que es desenvolupen fins a convertir-se en neurones) a l’interior dels biobots en formació durant un breu període de recuperació de 30 minuts, una vegada que el teixit adquireix forma esfèrica. Posteriorment, les cèl·lules implantades creixen espontàniament fins a convertir-se en neurones madures amb cossos cel·lulars, axones i dendrites.

Aquestes neurones es connecten entre si i estenen prolongacions a cèl·lules superficials no neuronals, com cèl·lules multiciliades que es mouen com petits pèls per permetre el moviment, cèl·lules caliciformes secretores de moc que sustenten l’acció ciliar, ionòcits que regulen l’equilibri iònic i cèl·lules secretores que estimulen el moviment.

La presència del sistema nerviós altera significativament els robots. Els neurobots desenvolupen una forma més allargada, mostren més nivells d’activitat i exhibeixen patrons de moviment espontani més complexos i variats en comparació amb els biobots estàndard.

L’anàlisi de l’expressió gènica, el procés pel qual els gens s’activen per produir proteïnes, va revelar que molts gens se sobreexpressen en els neurobots. Entre aquests s’inclouen gens vinculats al desenvolupament del sistema nerviós i, sorprenentment, al sistema visual de les granotes, cosa que suggereix l’activació de part de la maquinària molecular de la visió i possibles capacitats de detecció de llum. Les proves amb un fàrmac que augmenta l’activitat neuronal van confirmar, a més, que el sistema nerviós influeix en el moviment de maneres no observades en els biobots no neuronals.

Notícies relacionades

La Xina aprova el primer implant cerebral comercial per tractar la paràlisi

Una IA prediu el risc de càncer de mama a 4 anys d’una mamografia

Aquest avenç demostra que un sistema nerviós pot desenvolupar-se i funcionar en un context biològic completament nou sense milions d’anys de selecció natural.

Aquestes troballes tenen àmplies implicacions per a la neurociència, la bioenginyeria de teixits i òrgans, i la creació de sistemes biològics programables.