Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Stanford sugiere que las características clave del autismo reflejan un desequilibrio en la señalización de las neuronas excitadoras e inhibidoras en una parte del cerebro anterior, y que revertir el desequilibrio podría aliviar algunos de sus síntomas característicos.
En una serie de experimentos realizados en un modelo de ratón del trastorno, los científicos demostraron que la reducción de la relación de señalización excitadora a inhibitoria contrarrestaba la hiperactividad y los déficits en la capacidad social, dos síntomas clásicos del autismo en humanos.
El estudio se publicará el 2 de agosto en Medicina traslacional de la ciencia . Karl Deisseroth, profesor de bioingeniería y de psiquiatría y ciencias del comportamiento, es el autor principal del estudio. El autor principal es el ex estudiante de posgrado Aslihan Selimbeyoglu, PhD.
En 2011, el grupo de Deisseroth publicó un estudio en Nature que muestra que se pueden inducir déficits de comportamiento similares al autismo en ratones comunes al elevar la proporción de patrones de activación neuronal excitador a inhibidor en la corteza prefrontal medial de los ratones. El nuevo estudio muestra que la disminución de esa proporción restaurapatrones de comportamiento normales en una cepa de ratones de laboratorio bioingeniería para imitar el autismo humano. Estos ratones portan una mutación equivalente a una mutación correspondiente en humanos que está asociada con el trastorno del espectro autista.
Aumento de la incidencia de autismo
Por razones que no se entienden, la incidencia del trastorno del espectro autista ha aumentado constantemente en los últimos años, dijo Deisseroth, un psiquiatra en ejercicio. Alrededor de 1 de cada 80 niños estadounidenses pueden ser diagnosticados con el trastorno, que se caracteriza por comportamientos repetitivos y dificultadcon interacción social. Hasta la fecha, no hay medicamentos que traten los fundamentos fundamentales del trastorno.
"En toda la psiquiatría, no hay pruebas de laboratorio que puedan diagnosticar esta afección", dijo Deisseroth. "Se ha asociado con numerosas variantes genéticas, muchas de las cuales parecen ejercer solo pequeñas influencias individuales".
Deisseroth, quien posee la cátedra DH Chen, señala que el psiquiatra de la UCSF John Rubenstein y sus colegas, entre otros, han teorizado que un desequilibrio de la inhibición de la excitación podría explicar estos fenómenos. Si bien una miríada de variaciones genéticas contribuyen al autismo, muchas de ellas puedenhacerlo al afectar, de diversas maneras, un solo proceso o un pequeño número de procesos necesarios para una función cerebral saludable en general, como un equilibrio entre la señalización excitadora e inhibitoria en regiones clave del cerebro. Una de esas regiones es la corteza prefrontal medial, quedesempeña un papel importante en las funciones ejecutivas, como la planificación, la predicción, la atención y la integración de la información de los comportamientos y el habla de otras personas en busca de pistas sobre lo que podrían estar pensando.
Prueba de la hipótesis
"La interacción social puede ser lo más difícil que puede hacer un mamífero", dijo Deisseroth. "Es un fenómeno inmensamente complejo que requiere una comunicación rápida y altamente integrada entre partes dispares y distantes del cerebro. Estados cerebrales específicos adecuados para información rica"el manejo puede ser necesario para una comunicación y comportamiento social efectivos "
Para probar la hipótesis del equilibrio excitación-inhibición, los científicos de Stanford lanzaron un conjunto de experimentos que emplean ratones mutantes, que muestran un comportamiento hiperactivo y una interacción social deteriorada. Curiosamente, estos ratones también comparten una característica menos visible con los humanos que portan la mutación equivalente:una escasez, en comparación con ratones y humanos normales, de neuronas de parvalbúmina, una categoría particular de células nerviosas inhibidoras encontradas en todo el cerebro. En un artículo de Nature de 2009, Deisseroth y su equipo informaron que la actividad de la neurona de parvalbúmina puede mejorar la capacidad de manejo de información del cerebro anteriorneuronas
Los investigadores utilizaron optogenética, una tecnología de laboratorio avanzada que Deisseroth fue pionera, para insertar genes para dos tipos de proteínas sensibles a la luz, u opsinas, en dos conjuntos distintos de neuronas en la corteza prefrontal medial de los ratones. Los investigadores insertaron un tipode opsina en neuronas inhibidoras de parvalbúmina en esa región de los cerebros de los ratones. Hacía que la neurona fuera más excitable si recibía un pulso de luz azul, administrada a través de una fibra óptica implantada.
La otra opsina, también activada con un pulso de luz azul, tuvo el efecto contrario: cuando se activaba, hacía que la neurona en la que se sentaba fuera más resistente al disparo. Los científicos colocaron esta opsina inhibidora en un conjunto de corteza prefrontal medial excitadoraneuronas llamadas neuronas piramidales.
La reducción de la relación de inhibición de la excitación al disminuir la excitabilidad de las neuronas piramidales o al aumentar la excitabilidad de las neuronas de parvalbúmina condujo al mismo resultado en los ratones: más tiempo dedicado a encuentros sociales con otros ratones y menos hiperactividad durante esosencuentros o cuando los ratones estaban solos.
"El equilibrio de la inhibición de la excitación puede tomar muchas formas y puede ser importante en diferentes etapas de la vida", dijo Deisseroth. "Juntos, estos hallazgos sugieren que esta forma de regular la proporción de activación de células excitadoras a inhibidoras en el prefrontal medialla corteza puede ser significativa en el comportamiento social normal y en el autismo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Stanford . Original escrito por Bruce Goldman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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