En el autismo, demasiadas conexiones cerebrales pueden estar en la raíz de la condición

El aprendizaje y los problemas sociales pueden reflejar una falta de comunicación neuronal

Un gen defectuoso relacionado con el autismo influye en la forma en que las neuronas se conectan y se comunican entre sí en el cerebro, según un estudio de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis. Los roedores que carecen del gen forman demasiadas conexiones entre las neuronas del cerebro y tienen dificultad para aprender.

Los hallazgos, publicados el 2 de noviembre en Nature Communications, sugieren que algunos de los diversos síntomas del autismo pueden provenir de un mal funcionamiento en la comunicación entre las células del cerebro.

“Este estudio plantea la posibilidad de que pueda haber demasiadas sinapsis en los cerebros de los pacientes con autismo”, dijo el autor principal  Azad Bonni, MD, PhD , profesor de neurociencia de Edison y director del  Departamento de Neurociencia  de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington . en San Luis. “Se podría pensar que tener más sinapsis haría que el cerebro funcionara mejor, pero ese no parece ser el caso. Un mayor número de sinapsis crea una falta de comunicación entre las neuronas en el cerebro en desarrollo que se correlaciona con deficiencias en el aprendizaje, aunque no sabemos cómo”.

El autismo es un trastorno del neurodesarrollo que afecta a uno de cada 68 niños. Se caracteriza por desafíos sociales y de comunicación.

Entre los muchos genes relacionados con el autismo en las personas hay seis genes que unen una etiqueta molecular, llamada ubiquitina, a las proteínas. Estos genes, llamados ligasas de ubiquitina, funcionan como una orden de trabajo y le dicen al resto de la célula cómo lidiar con las proteínas etiquetadas: esta debe descartarse, esa debe redirigirse a otra parte de la célula, una tercera debe tener su actividad marcada hacia arriba o hacia abajo.

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Los pacientes con autismo pueden tener una mutación que impide que uno de sus genes de ubiquitina funcione correctamente. Pero aún no se comprende bien cómo los problemas con el etiquetado de proteínas afectan la forma en que el cerebro está conectado y funciona, y por qué tales problemas pueden conducir al autismo.

Para comprender el papel de los genes de ubiquitina en el desarrollo del cerebro, Bonni, la primera autora Pamela Valnegri, PhD, y sus colegas eliminaron el gen de ubiquitina  RNF8  en las neuronas del cerebelo de ratones jóvenes. El cerebelo es una de las regiones clave del cerebro afectadas por el autismo.

Los investigadores encontraron que las neuronas que carecían de la proteína RNF8 formaban aproximadamente un 50 por ciento más de sinapsis (las conexiones que permiten que las neuronas envíen señales de una a otra) que aquellas que tenían el gen. Y las sinapsis adicionales funcionaron. Al medir la señal eléctrica en las células receptoras, los investigadores encontraron que la fuerza de la señal se duplicó en los ratones que carecían de la proteína.

El cerebelo es indispensable para el movimiento y el aprendizaje de habilidades motoras, como andar en bicicleta. Algunos de los síntomas reconocibles del autismo, como la falta de coordinación motora y la tendencia a caminar de puntillas, implican el control del movimiento.

Los animales a los que les faltaba el  gen RNF8  en las neuronas de su cerebelo no tenían ningún problema obvio con el movimiento: caminaban normalmente y parecían coordinados. Sin embargo, cuando los investigadores probaron su capacidad para aprender habilidades motoras, los ratones sin RNF8 fallaron miserablemente.

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Los investigadores entrenaron a los ratones para que asociaran una rápida bocanada de aire en el ojo con el parpadeo de una luz. La mayoría de los ratones aprenden a cerrar los ojos cuando ven parpadear la luz, para evitar la irritación de la bocanada de aire que se avecina. Después de una semana de entrenamiento, los ratones con una copia funcional del gen cerraron los ojos con anticipación más de las tres cuartas partes del tiempo, mientras que los ratones sin el gen cerraron los ojos solo una tercera parte del tiempo.

Si bien es mejor conocido por su papel en el movimiento, el cerebelo también es importante en las funciones cognitivas superiores, como el lenguaje y la atención, los cuales se ven afectados en el autismo. Las personas con autismo a menudo tienen retrasos en el lenguaje y prestan una atención inusualmente intensa a los objetos o temas que les interesan. El cerebelo podría estar involucrado no solo en el aprendizaje motor, sino también en otras características del autismo, dijeron los investigadores.

Por supuesto, hay un mundo de diferencia entre un ratón que no puede aprender a cerrar los ojos y una persona con autismo que lucha por comunicarse. Pero los investigadores dijeron que los hallazgos sugieren que cambiar la cantidad de conexiones que hacen las neuronas entre sí puede tener implicaciones importantes para el comportamiento.

Desde que se escribió este artículo, Bonni y sus colegas han probado los otros genes de ubiquitina asociados con el autismo. La inhibición de todos los genes probados provoca un aumento en el número de sinapsis en el cerebelo.

“Es posible que las conexiones excesivas entre las neuronas contribuyan al autismo”, dijo Bonni. “Se necesita hacer más trabajo para verificar esta hipótesis en las personas, pero si eso resulta ser cierto, entonces puede comenzar a buscar formas de controlar la cantidad de sinapsis. Potencialmente, podría beneficiar no solo a las personas que tienen estas raras mutaciones en los genes de la ubiquitina, sino también a otros pacientes con autismo”.

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