Regeneración de órganos y Neurociencia computacional

(Imagen procedente de Giovanni Pezzulo y Michael Levin, 

                     http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ib/c5ib00221d#!divAbstract)

La regeneración de órganos es uno de los grandes retos de la Medicina contemporánea. En la naturaleza son múltiples los casos al respecto. Por ejemplo, las salamandras pueden llegar a regenerar sus colas amputadas.

Todos estos ejemplos tienen en común una especie de "homeóstasis formal"o capacidad de los sistemas para regular de forma flexible eventos a nivel celular con el fin de lograr un mayor nivel de tejido.

El mayor desafío es la comprensión de cómo la remodelación de una forma compleja es impulsado por la actividad física y el procesamiento de la información de las subunidades más pequeñas (no necesariamente células). En "Re-membering the body: applications of computational neuroscience to the top-down control of regeneration of limbs and other complex organs", Giovanni Pezzulo y Michael Levin introducen un nuevo e interesante enfoque para abordar esta cuestión: la programación de arriba hacia abajo de la formación de patrones, usando algoritmos de control aportados por la neurociencia computacional.

Según los autores, los cambios lentos de potencial de reposo en células no excitables regulan la coordinación entre las células necesarias para la morfogénesis. La bioelectricidad del desarrollo genera una auténtica memoria para las configuraciones. La analogía con la memoria tiene una consecuencia importante: muchas de las herramientas disponibles para modificar las memorias o para inducir cambios de plasticidad en las representaciones somatosensoriales pueden adaptarse a la bioelectricidad del desarrollo y así programar la morfogénesis. De hecho, hay una clara homología entre el procesamiento de la información y el proceso de control celular que se da en el Sistema Nervioso Central (SNC). Pero aquel tipo de procesamiento no es un monopolio exclusivo de las redes neuronales sino que también parece encontrarse en órganos como los huesos y el corazón. Los eventos de señalización celular son comunes. De hecho, a un nivel mecánico, los modelos de comunicación celular utilizando conceptos de la neurociencia (plasticidad sináptica, la potenciación a largo plazo, el aprendizaje de Hebb, etc.) pueden ser aplicables a la comprensión del control regenerativo. Los datos recientes implican la señalización bioeléctrica en células no neuronales como un regulador o, de gran escala, de la anatomía, y muestran que las diferencias entre las células neuronales y no neuronales no son fundamentales: en ambas se propagan las señales a través de dinámica de tensión y de señalización de neurotransmisores. Es probable que el procesamiento en el cerebro sea una versión altamente acelerada de los mecanismos celulares básicos que existían mucho antes del desarrollo evolutivo del SNC.