El autismo, relacionado con una 'sobrecarga neuronal' antes del nacimiento

Los primeros circuitos del cerebro llevan consigo la semilla del autismo. Según ha descubierto un nuevo estudio, la hiperconexión de neuronas en esa fase del desarrollo tiene mucho que ver con los trastornos del espectro autista.
 
El trabajo, de la Universidad de Maryland (UMD; Estados Unidos), sugiere que esta sobrecarga de conexiones comienza, en efecto, muy temprano, en concreto durante el desarrollo del feto de los mamíferos, cuando neuronas que son claves en la región cerebral conocida como corteza comienzan a formar sus primeros circuitos.
 
Al señalar dónde y cuándo emergen los defectos neurales relacionados con el autismo en los ratones, los resultados del estudio, publicados este martes en Cell Reports, conducen a una mayor comprensión del autismo en los seres humanos, incluyendo posibles estrategias de intervención temprana.
 
“Nuestro trabajo sugiere que la patología neural del autismo se manifiesta en los circuitos corticales más tempranos, formados por un tipo de células llamadas neuronas de la subplaca”, ha apuntado el profesor de Biología de la UMD y autor del estudio principal, Patrick Kanold.
 
“Nadie ha estudiado antes el desarrollo de circuitos tan tempranos con este nivel de detalle en el contexto del autismo. Es un nuevo descubrimiento y posiblemente representa un nuevo paradigma para la investigación del autismo”, ha añadido.
 
Estudio a partir de un modelo de ratón
 
Para estudiar la relación entre el autismo y el desarrollo de las neuronas de la subplaca en ratones, Kanold, Nagode y sus colaboradores comenzaron con un modelo de ratón bien establecido de autismo.
 
El modelo implica el suministro a embriones de ratón de ácido valproico (VPA) en el día duodécimo de su periodo de gestación (de 20 días) mediante la inyección del compuesto a la madre. Se sabe que el VPA tiene un vínculo con el autismo en los seres humanos y también induce anomalías cognitivas y de comportamiento similares al autismo en los ratones.  
 
Por ejemplo, las crías normales de ratón recién nacidas emiten ruidos frecuentes y agudos cuando están separadas de sus compañeros de camada, pero las tratadas con VPA no lo hacen.
 
Los investigadores usaron una técnica llamada fotoestimulación mediante escaneo con láser para mapear las conexiones entre las células individuales de las neuronas de la subplaca en el cerebro de las crías de ratón.
 
Dentro de la primera semana después del nacimiento, los roedores tratados con VPA mostraron algunas zonas de neuronas de la subplaca hiperconectadas. Por el contrario, los cachorros de los ratones de control a los que se les suministró una simple solución salina mostraron conexiones normales a través de su tejido cortical.
 
Hiperconexiones neuronales en el cerebro en desarrollo
 
Diez días después del nacimiento, las áreas de las neuronas hiperconectadas se habían extendido y eran más homogéneas en los cachorros a los que se les dio VPA en comparación con los de control.
 
Como las neuronas de la subplaca ayudan a sentar las bases para el desarrollo cortical en todos los cerebros de mamíferos, una maraña de neuronas de la subplaca hiperconectadas en la corteza en desarrollo da lugar a hiperconexiones permanentes.
 
“Las neuronas de la subplaca forman estructuras críticas en el desarrollo. Si su progreso temprano se ve afectado, el desarrollo posterior de la corteza también lo está –ha señalado Kanold–. En un feto humano en desarrollo, esta etapa es una puerta de entrada crítica, cuando los circuitos de las neuronas de la subplaca son los más abundantes”.
 
Si se produce la misma dinámica en el cerebro humano, las hiperconexiones en la corteza en desarrollo dan lugar a las patologías neurales observadas en el autismo humano, según Kanold. Tanto en ratones como en seres humanos, la ventana crítica de tiempo en la que se desarrollan las neuronas de la subplaca es muy corta.
 
“La sincronización de los efectos es importante. La hiperconectividad en los cachorros con VPA se produce sólo en pequeñas zonas unos días después del nacimiento –ha detallado Nagode–. Pero después de diez días, la hiperconectividad se vuelve mucho más generalizada”.
 
En los ratones, el desarrollo de las neuronas de la subplaca tiene lugar ante todo tras el nacimiento. De forma eventual, las neuronas de la subplaca mueren y desaparecen una vez hecho su trabajo, de forma que otros circuitos neuronales ocupan su lugar.
 
Neuronas de la subplaca en el segundo trimestre
 
Sin embargo, en los seres humanos, las primeras conexiones de las neuronas de la subplaca se forman en el segundo trimestre de forma que, cuando nacen, la mayoría de las neuronas de la subplaca ya han desaparecido.
 
“Nuestros resultados sugieren que podríamos tener que intervenir bastante temprano para abordar el autismo –ha argumentado Kanold–. El cerebro fetal no es sólo un pequeño cerebro adulto y estas neuronas de la subplaca son la principal diferencia. De hecho, puede haber otros trastornos del desarrollo que podemos abordar usando esta información”.