Científicos lograron restaurar funciones cerebrales en ratones tras congelación profunda

Un equipo de científicos en Alemania logró reactivar funciones neuronales en cerebros de ratón luego de haberlos sometido a congelación profunda, lo que abre una nueva etapa en preservación y posterior reanimación de tejidos cerebrales complejos y anticipa la posibilidad de desarrollar en el futuro técnicas para la criopreservación integral de mamíferos. Este avance, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences y difundido por la revista científica Nature, sugiere que podría llegar a ser posible proteger cerebros durante enfermedades graves y conservar órganos en bancos especializados.

El principal obstáculo para restaurar completamente la actividad cerebral tras la congelación ha sido el daño provocado por la formación de cristales de hielo. Estas estructuras pueden desplazar o perforar la delicada nanoscopía del tejido cerebral, alterando procesos celulares fundamentales.

Además del hielo, existen dificultades adicionales, como el estrés osmótico y la toxicidad causada por los crioprotectores, según detalló Alexander German, neurólogo de la Universidad de Erlangen-Núremberg y autor principal del estudio citado por la revista científica.

Para sortear estos problemas, el equipo empleó la vitrificación, una técnica que enfría líquidos con rapidez suficiente como para impedir la formación de cristales de hielo, estabilizando las moléculas en un estado amorfo similar al vidrio. Las muestras cerebrales fueron tratadas con soluciones químicas crioprotectoras y luego enfriadas con nitrógeno líquido a –196 ºC, quedando almacenadas hasta siete días a –150 ºC, lo que evitó la cristalización dañina.

Resultados funcionales en tejido cerebral tras la descongelación

Tras la descongelación paulatina en soluciones templadas, el análisis microscópico confirmó que las membranas neuronales y sinápticas se mantenían intactas. Pruebas metabólicas en las mitocondrias indicaron que no se habían producido daños funcionales, y los registros eléctricos revelaron que las respuestas neuronales a estímulos eran casi normales, pese a ligeras desviaciones frente a las células control.

En particular, los investigadores observaron que las vías neuronales del hipocampo —región central para la memoria y la orientación espacial— seguían mostrando la denominada potenciación a largo plazo, un proceso asociado al aprendizaje y la formación de recuerdos. Sin embargo, estas observaciones se limitaron a unas pocas horas, dada la natural degradación de los cortes cerebrales ex vivo.

El grupo también experimentó con la vitrificación de cerebros completos de ratón, almacenándolos en este estado a –140 ºC por hasta ocho días. La adaptación del protocolo requirió varios ajustes para disminuir la contracción del órgano y la toxicidad de los agentes crioprotectores.

Al descongelar y preparar nuevos cortes, los investigadores verificaron que las principales rutas neuronales, incluidas las relacionadas con la memoria, habían resistido el proceso y aún podían potenciarse. Sin embargo, el porcentaje de éxito en la criopreservación y recuperación funcional de cerebros completos resultó bajo, según los autores.

Como las pruebas funcionales se realizaron sobre extractos de tejido después de descongelar, no fue posible determinar si los recuerdos originales de los animales sobrevivieron al procedimiento.

Perspectivas en órganos humanos y los límites actuales de la criopreservación

El grupo de German ya está extendiendo este procedimiento a tejido cerebral humano, donde reportan datos preliminares positivos sobre la viabilidad de cortes de corteza. Además, exploran la aplicación de la vitrificación al almacenamiento de órganos íntegros, en especial el corazón.

Mrityunjay Kothari, especialista en ingeniería mecánica de la Universidad de New Hampshire, Estados Unidos, advierte, según declaraciones recogidas por la revista científica, que aunque el método representa un avance técnico, su traslación al banco de órganos completos o a tejidos humanos de gran volumen enfrenta desafíos adicionales.

Entre estos desafíos se incluyen las limitaciones en la transferencia de calor y el aumento de los esfuerzos termo-mecánicos, factores que pueden ocasionar fracturas en estructuras mayores.

German enfatiza que para adaptar exitosamente estos principios a órganos humanos completos serán necesarias mejores soluciones vitrificantes y tecnologías avanzadas de enfriamiento y recalentamiento. Aunque el camino hacia la criopreservación integral de seres vivos aún permanece, por ahora, en el ámbito de la ciencia ficción, estos hallazgos modifican los paradigmas de lo posible en la neurociencia moderna.