En las películas de ciencia ficción, es casi un clásico narrativo que los humanos sean colocados en cámaras criogénicas y despierten después de décadas o incluso siglos. Desde “Alien” hasta “El problema de los tres cuerpos”, este “sueño criogénico profundo” siempre ha sido un símbolo de la tecnología futura. Sin embargo, en la ciencia real, el verdadero problema no es congelar la vida, sino si las funciones cerebrales pueden restaurarse después de una inactividad completa.
Un estudio reciente publicado en PNAS ha restaurado funciones neuronales clave en tejido cerebral de ratón profundamente congelado por primera vez, dando un pequeño paso adelante en el laboratorio para este concepto de ciencia ficción de larga data.
Durante mucho tiempo, los científicos han podido preservar el tejido neural hasta cierto punto. Por ejemplo, algunos experimentos han demostrado que después de congelar y recalentar, las neuronas pueden sobrevivir a nivel de estructura celular e incluso recuperar algunas funciones. Sin embargo, el funcionamiento real del cerebro depende de un conjunto completo de procesos complejos: la activación de las neuronas, el metabolismo celular y la plasticidad sináptica, etc. Si estos procesos no pueden restaurarse, el cerebro no puede reiniciarse. Por lo tanto, el núcleo del problema se convierte en: ¿Puede el cerebro reiniciarse después de que el movimiento molecular se detenga por completo a temperaturas extremadamente bajas?
Alexander German, un neurólogo de Alemania, y su equipo intentaron responder a esta pregunta. El principal desafío en el que se centraron es el daño causado por los cristales de hielo durante el proceso de congelación. En la congelación tradicional, las moléculas de agua forman cristales de hielo, y estos diminutos cristales pueden perforar o comprimir las nanoestructuras dentro de las células, destruyendo las membranas celulares y las conexiones sinápticas. Para las redes neuronales de alta precisión, este daño estructural es casi fatal. Además de los propios cristales de hielo, la congelación también plantea problemas como los cambios en la presión osmótica y la toxicidad de los crioprotectores, lo que dificulta la recuperación de las funciones del tejido cerebral después del recalentamiento.
Para evitar la formación de cristales de hielo, el equipo de investigación adoptó un método de congelación llamado vitrificación. Esta tecnología utiliza una velocidad de enfriamiento extremadamente rápida para hacer que el líquido entre en una estructura sólida desordenada similar al vidrio antes de que tenga tiempo de formar cristales. En este estado, el movimiento molecular casi se detiene por completo, pero la estructura del tejido puede “congelarse” como un todo. Los investigadores esperaban verificar si las funciones del cerebro pueden reiniciarse después de este estado completamente estático.
Primero cortaron secciones de tejido de aproximadamente 350 micras de espesor del cerebro del ratón, y estas secciones contenían el hipocampo, una región clave del cerebro estrechamente relacionada con la memoria y la navegación espacial. Después de que el tejido fue pretratado en una solución que contenía crioprotectores, se enfrió rápidamente a la temperatura del nitrógeno líquido (alrededor de –196 °C), y luego se almacenó en un estado vítreo a unos –150 °C durante períodos que oscilaron entre diez minutos y siete días. Luego, los investigadores recalentaron gradualmente estos tejidos en una solución tibia y detectaron si sus estructuras y funciones aún existían.
Las observaciones microscópicas mostraron que las estructuras de las neuronas y las membranas sinápticas permanecieron básicamente intactas. La detección de la actividad mitocondrial indicó que el sistema metabólico celular no se dañó significativamente. Más importante aún, los registros electrofisiológicos mostraron que estas neuronas aún podían producir respuestas casi normales cuando recibían estimulación eléctrica. Aunque hubo algunas desviaciones en comparación con el grupo de control, las neuronas aún podían disparar y transmitir señales.
El equipo de investigación probó aún más las funciones a nivel de red neuronal. Descubrieron que la vía neuronal del hipocampo aún podía producir potenciación a largo plazo (LTP), un mecanismo de fortalecimiento sináptico considerado la base del aprendizaje y la memoria. En otras palabras, después de la congelación profunda, estos circuitos neuronales aún conservaron la capacidad de formar plasticidad relacionada con la memoria. Sin embargo, dado que las secciones cerebrales se degradarían gradualmente en condiciones experimentales, estas funciones solo podían mantenerse durante unas pocas horas, por lo que los investigadores solo pudieron observar estos fenómenos dentro de un tiempo limitado.
Después de verificar con éxito las secciones de tejido cerebral, el equipo de investigación intentó extender el método a todo el cerebro del ratón. Mantuvieron todo el cerebro en un estado vítreo a unos –140 °C hasta por ocho días. Sin embargo, durante este proceso, los investigadores tuvieron que ajustar repetidamente el protocolo experimental para reducir la toxicidad causada por el crioprotector y evitar la contracción del tejido cerebral durante el proceso de enfriamiento. Después del recalentamiento, los investigadores tomaron secciones del hipocampo de estos cerebros nuevamente para realizar registros electrofisiológicos, y los resultados mostraron que las vías neuronales relevantes aún podían producir LTP, lo que significaba que las estructuras clave de la red neuronal se conservaron durante el proceso de congelación.
Sin embargo, esto no significa que el cerebro del ratón pueda ser “resucitado” a nivel de cerebro completo. Dado que el experimento se realizó en secciones, los investigadores no pudieron verificar si los recuerdos formados por el animal antes de la congelación aún existían. Si el cerebro puede restaurar la conciencia o las funciones conductuales a nivel de cerebro completo sigue siendo completamente desconocido.
No obstante, este estudio aún representa un importante progreso en el campo de la criopreservación neuronal. Algunos investigadores creen que este progreso tecnológico paso a paso es el proceso de transformar gradualmente los conceptos de ciencia ficción en posibilidades reales. Por ejemplo, Mrityunjay Kothari, un investigador de ingeniería mecánica de la Universidad de Modern Hampshire, señaló que este estudio demostró un progreso significativo en la tecnología de criopreservación de tejido cerebral, pero aún está lejos de la aplicación práctica. Especialmente a nivel de órganos grandes o incluso de todo el cuerpo humano, problemas como la conducción del calor, el estrés mecánico y el agrietamiento del tejido se volverán más graves.
El equipo de investigación está intentando actualmente extender esta tecnología al tejido cerebral humano. Según sus datos preliminares, el tejido cortical humano también muestra cierto grado de viabilidad en condiciones similares. Al mismo tiempo, los investigadores también están explorando la aplicación de la congelación por vitrificación a otros órganos, como el corazón. Teóricamente, si los órganos grandes pueden conservarse en un estado vítreo durante un largo período de tiempo y recuperar sus funciones, esto proporcionará un “banco de órganos” completamente nuevo para el trasplante de órganos.
Sin embargo, para lograr este objetivo, se necesitan crioprotectores más avanzados, tecnologías de enfriamiento y recalentamiento más uniformes y una comprensión más profunda de los procesos termodinámicos de los tejidos grandes. En la etapa actual, este estudio es más como una prueba de concepto: muestra que la estructura biológica extremadamente compleja del cerebro aún puede recuperar algunas funciones después de una inactividad completa.
En las historias de ciencia ficción, las cámaras criogénicas significan viajar en el tiempo. En la ciencia real, esta tecnología es más probable que cambie primero la práctica médica, como proteger los tejidos clave durante lesiones cerebrales graves, enfermedades isquémicas o el proceso de espera para el trasplante de órganos. Aunque todavía está lejos del “sueño criogénico” real, este estudio al menos demuestra una cosa: incluso si el cerebro entra en un estado aparentemente completamente estático, sus funciones no necesariamente desaparecen para siempre. Algunos procesos neuronales clave aún pueden reiniciarse después del descongelamiento.
Referencias: 1. German, A., Akdaş, E. Y., Flügel – Koch, C., Erterek, E., Frischknecht, R., Fejtova, A., … & Zheng, F. (2026). Functional recovery of the adult murine hippocampus after cryopreservation by vitrification. Proceedings of the National Academy of Sciences, 123(10), e2516848123. 2. Https://www.nature.com/articles/d41586 – 026 – 00756 – w
Este artículo es del número oficial de WeChat “Neural Reality” (ID: neureality), autor: NR. Republicado por 36Kr con permiso.
