Científicos desarrollan neurobots con sistemas nerviosos autoorganizados a partir de células de rana

Los científicos han demostrado que se pueden formar sistemas nerviosos funcionales dentro de robots celulares vivos autoorganizados, confiriendo patrones de movimiento complejos y perfiles de expresión genética distintivos, lo que revela nuevos conocimientos sobre la plasticidad biológica y las posibles aplicaciones de la medicina regenerativa.

Un equipo de investigadores ha creado neurobots, robots vivos equipados con un sistema nervioso autoorganizado. Estos biobots son diminutos robots vivos autoalimentados, construidos exclusivamente a partir de células embrionarias de rana. Estas versiones iniciales pueden moverse de forma autónoma en el agua y muestran capacidades como la autorreplicación (replicación cinemática) y la respuesta a estímulos sonoros.

Los neurobots llevan este concepto más allá al incorporar neuronas que transmiten señales en el sistema nervioso. El objetivo es explorar cómo funcionan estos sistemas en entornos biológicos artificiales y abrir posibilidades para futuras aplicaciones médicas como la reparación de daños nerviosos utilizando las propias células del paciente. Este estudio se publica en Advanced Science.

Creación de neurobots

Para construir neurobots, los investigadores implantan células precursoras neuronales (células inmaduras que se desarrollan hasta convertirse en neuronas) en el interior de los biobots en formación durante un breve periodo de recuperación de 30 minutos, una vez que el tejido adquiere forma esférica. Posteriormente, las células implantadas crecen espontáneamente hasta convertirse en neuronas maduras con cuerpos celulares, axones y dendritas.

Estas neuronas se conectan entre sí y extienden prolongaciones a células superficiales no neuronales, como células multiciliadas que se mueven como pequeños pelos para permitir el movimiento, células caliciformes secretoras de moco que sustentan la acción ciliar, ionocitos que regulan el equilibrio iónico y células secretoras que estimulan el movimiento.

La presencia del sistema nervioso altera significativamente los robots. Los neurobots desarrollan una forma más alargada, muestran mayores niveles de actividad y exhiben patrones de movimiento espontáneo más complejos y variados en comparación con los biobots estándar.

El análisis de la expresión génica, el proceso por el cual los genes se activan para producir proteínas, reveló que muchos genes se sobreexpresan en los neurobots. Entre ellos se incluyen genes vinculados al desarrollo del sistema nervioso y, sorprendentemente, al sistema visual de las ranas, lo que sugiere la activación de parte de la maquinaria molecular de la visión y posibles capacidades de detección de luz. Las pruebas con un fármaco que aumenta la actividad neuronal confirmaron además que el sistema nervioso influye en el movimiento de maneras no observadas en los biobots no neuronales.

Este avance demuestra que un sistema nervioso puede desarrollarse y funcionar en un contexto biológico completamente nuevo sin millones de años de selección natural.

Estos hallazgos tienen amplias implicaciones para la neurociencia, la bioingeniería de tejidos y órganos, y la creación de sistemas biológicos programables.