En un nuevo estudio, los científicos de UC San Francisco usaron mapas de conexiones cerebrales para predecir cómo se propagaría la atrofia cerebral en pacientes individuales con demencia frontotemporal FTD, lo que se suma a la creciente evidencia de que la pérdida de células cerebrales asociadas con la demencia se propaga a través del sinápticoconexiones entre redes cerebrales establecidas. Los resultados avanzan el conocimiento de los científicos sobre cómo se propaga la neurodegeneración y podrían conducir a nuevas herramientas clínicas para evaluar qué tan bien los tratamientos novedosos ralentizan o bloquean la trayectoria prevista de estas enfermedades.
"Saber cómo se propaga la demencia abre una ventana a los mecanismos biológicos de la enfermedad: qué partes de nuestras células o circuitos neuronales son más vulnerables", dijo el autor principal del estudio, Jesse Brown, PhD, profesor asistente de neurología en la Memoria UCSFand Aging Center y UCSF Weill Institute for Neurosciences. "Realmente no se puede diseñar un tratamiento hasta que sepa lo que está tratando".
FTD, la forma más común de demencia en personas menores de 60 años, comprende un grupo de afecciones neurodegenerativas con diversos síntomas lingüísticos y de comportamiento. Al igual que en la enfermedad de Alzheimer, la diversidad de síntomas de FTD refleja diferencias significativas en cómo se propaga la enfermedad neurodegenerativaa través de los cerebros de los pacientes. Esta variabilidad dificulta a los científicos que buscan curas identificar los impulsores biológicos de la atrofia cerebral y a los ensayos clínicos para evaluar si un tratamiento novedoso está marcando la diferencia en la progresión de la enfermedad de un paciente.
Una investigación previa realizada por el autor principal del estudio, William Seeley, MD, profesor de neurología y patología en el Centro de Memoria y Envejecimiento y el Instituto Weill, desencadenó un cambio radical en la investigación de la demencia al mostrar que los patrones de atrofia cerebral en muchas formas demapa de demencia en redes cerebrales bien conocidas: grupos de regiones cerebrales relacionadas funcionalmente que trabajan cooperativamente a través de sus conexiones sinápticas, a veces a largas distancias. En otras palabras, el trabajo de Seeley propuso que las enfermedades neurodegenerativas no se propagan uniformemente en todas las direcciones como untumor, pero puede saltar de una parte del cerebro a otra a lo largo de los circuitos anatómicos que conectan estas redes.
En su nuevo estudio, publicado el 14 de octubre en neurona - Brown, Seeley y sus colegas proporcionaron más evidencia que respalda esta idea al examinar qué tan bien los mapas de redes neuronales basados en escáneres cerebrales en individuos sanos podrían predecir la propagación de la atrofia cerebral en pacientes con FTD en el transcurso de un año.
Los investigadores reclutaron a 42 pacientes en el Centro de Memoria y Envejecimiento UCSF con demencia fronto-temporal de variante conductual bvFTD, una forma de FTD que hace que los pacientes exhiban comportamientos sociales inapropiados, y 30 pacientes con afasia progresiva primaria de variante semántica svPPA, una forma de FTD que afecta principalmente las habilidades del lenguaje de los pacientes. En sus primeras visitas a UCSF, cada uno de estos pacientes se sometió a una resonancia magnética "basal" para evaluar el alcance de la degeneración cerebral existente y luego se realizó una exploración de seguimiento aproximadamente un añoluego para medir cómo había progresado su enfermedad.
Los investigadores calcularon por primera vez dónde había comenzado la atrofia cerebral observada en los escáneres basales de cada paciente, basándose en la hipótesis de que la degeneración cerebral comienza en un lugar particularmente vulnerable, luego se extiende a regiones cerebrales conectadas anatómicamente. Para hacer esto, los investigadores construyeronmapas de los principales socios funcionales de 175 regiones cerebrales diferentes basadas en escáneres funcionales de IRM fMRI de 75 adultos sanos. Luego identificaron cuál de estas redes coincidía mejor con el patrón de atrofia cerebral visto en los escáneres cerebrales basales de un paciente con FTD determinado, y definieronel centro de esa red como el epicentro probable de la degeneración del paciente.
Luego utilizaron los mismos mapas de conectividad estandarizados para predecir dónde era más probable que se diseminara la atrofia cerebral del paciente en las exploraciones de seguimiento realizadas un año después, y compararon la precisión de estas predicciones con otras que no utilizaron la red funcionalconectividad en cuenta.
Descubrieron que dos medidas de conectividad particulares mejoraron significativamente sus predicciones de las posibilidades de una región cerebral dada de desarrollar atrofia cerebral entre los escáneres cerebrales de referencia y de seguimiento. Uno, llamado "camino más corto al epicentro", capturó el número de sinápticos "pasos "esa región era del epicentro de la enfermedad estimado - esencialmente el número de enlaces en la cadena neural que conecta las dos áreas - mientras que el otro, llamado" riesgo nodal ", representaba cuántas regiones conectadas a una región dada ya estaban experimentandoatrofia.
"Es como con una enfermedad infecciosa, donde sus posibilidades de infectarse pueden predecirse por cuántos grados de separación tiene del 'Paciente Cero', pero también por cuántas personas en su red social inmediata ya están enfermas", dijo Brown.
Los investigadores demostraron que, en promedio, estas dos medidas de conectividad de red fueron mejores para predecir la propagación de la enfermedad a una nueva región cerebral que su simple distancia en línea recta desde la atrofia existente de un paciente. En muchos casos, la enfermedad omitió completamente las áreas del cerebro queeran adyacentes pero no estaban anatómicamente conectados a regiones ya atrofiadas, sino que saltaban a regiones más funcionalmente vinculadas.
Aunque este método es muy prometedor, los investigadores enfatizan que aún no está listo para el uso clínico. Esperan mejorar la precisión de sus predicciones mediante, entre otros enfoques, el uso de mapas de red individualizados para cada paciente en lugar del uso promediomapas de conectividad y desarrollando modelos de predicción más especializados para subtipos particulares de FTD.
Además de los conocimientos biológicos que proporciona el descubrimiento sobre los mecanismos de propagación de la atrofia cerebral en FTD, que informarán los esfuerzos en curso para desarrollar tratamientos, los investigadores también esperan que los hallazgos conduzcan a mejores métricas para evaluar las terapias que ya están entrando en ensayos clínicos:por ejemplo, dando a los científicos de prueba una visión temprana de si el tratamiento está alterando un curso previsto de progresión de la enfermedad. Los investigadores también podrían usar mejores predicciones de cómo se propagará la atrofia a través del cerebro para ayudar a preparar a los pacientes y sus familias para los síntomas que probablemente experimentarána medida que su enfermedad progresa.
"Estamos entusiasmados con este resultado porque representa un primer paso importante hacia un enfoque de medicina más preciso para predecir la progresión y medir los efectos del tratamiento en la enfermedad neurodegenerativa", dijo Seeley.
En el futuro, dijo Brown, los científicos podrían desarrollar terapias que se dirijan específicamente al próximo sitio probable de la enfermedad y tal vez eviten que la atrofia se propague de una región a otra.
"Al igual que los epidemiólogos confían en modelos de cómo las enfermedades infecciosas se propagan para desarrollar intervenciones dirigidas a centros clave o puntos de estrangulamiento", dijo Brown. "Los neurólogos necesitan comprender los mecanismos biológicos subyacentes de la neurodegeneración para desarrollar formas de frenar o detener la propagación dela enfermedad."
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Materiales proporcionados por Universidad de California - San Francisco . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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