Aprendizaje, problemas de socialización pueden reflejar comunicación neuronal inadecuada

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Las mutaciones en un gen relacionado con el autismo en las personas hacen que las neuronas formen demasiadas conexiones en roedores. Los hallazgos sugieren que el mal funcionamiento en la comunicación entre las células del cerebro podría ser la raíz del autismo.
Un gen defectuoso relacionado con el autismo influye en cómo 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 dificultades para aprender.
Los hallazgos, publicados el 2 de noviembre en Nature Communications, sugieren que algunos de los diversos síntomas del autismo pueden deberse a un mal funcionamiento en la comunicación entre las células del cerebro.
“Este estudio plantea la posibilidad de que haya demasiadas sinapsis en los cerebros de pacientes con autismo”, dijo el autor principal Azad Bonni, MD, PhD , profesor de Neurociencia de Edison y jefe del Departamento de Neurociencia de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington. en St. Louis. “Se podría pensar que tener más sinapsis haría que el cerebro funcione mejor, pero ese no parece ser el caso. Un mayor número de sinapsis crea una mala 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 aproximadamente a uno de cada 68 niños. Se caracteriza por problemas de socialización y comunicación.
Entre los muchos genes relacionados con el autismo en humanos se encuentran seis genes que unen una etiqueta molecular, llamada ubiquitina, a las proteínas. Estos genes, llamados ubiquitin ligasas, funcionan como una orden de trabajo, diciéndole al resto de la célula cómo lidiar con las proteínas etiquetadas: cuál debe descartarse, cuál debe ser desviada a otra parte de la célula, otra necesita aumentar o disminuir su actividad.
Los pacientes con autismo pueden tener una mutación que impide que uno de sus genes de ubiquitina funcione correctamente. Pero aún no se conoce cómo afectan los problemas con las proteínas marcadoras la forma en que el cerebro está conectado y su funcionamiento, o por qué tales problemas pueden llevar al autismo.
Para comprender el papel de los genes de ubiquitina en el desarrollo cerebral, Azad Bonni, junto a la investigadora Pamela Valnegri y sus colegas, eliminaron el gen de ubiquitina RNF8 en neuronas del cerebelo de ratones jóvenes. El cerebelo es una de las regiones clave del cerebro afectadas por el autismo.
Los investigadores descubrieron que las neuronas que carecían de la proteína RNF8 formaban un 50 por ciento más de sinapsis (las conexiones que permiten a las neuronas enviar señales de una a otra) que las que tienen 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 las habilidades motoras (por ejemplo, andar en bicicleta). Algunos de los síntomas reconocibles del autismo, como la incoordinación motriz y la tendencia a caminar con la punta del pie, implican el control del movimiento.
Los animales que carecían del gen RNF8 en las neuronas de su cerebelo no tenían ningún problema obvio con el movimiento: caminaban normalmente y parecían coordinados. Cuando los investigadores probaron su capacidad para aprender habilidades motoras, sin embargo, los ratones sin RNF8 fracasaron miserablemente.
Los investigadores entrenaron a los ratones para asociar una bocanada de aire rápida al ojo con el parpadeo de una luz. La mayoría de los ratones aprenden a cerrar los ojos cuando ven que la luz parpadea, para evitar la irritación del soplo de aire que viene. 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 de las veces, mientras que los ratones sin el gen cerraron los ojos solo una tercera parte.
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 objetos o temas que les interesan. El cerebelo puede 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, los investigadores han probado los otros genes de ubiquitina asociados con el autismo. La inhibición de todos los genes probados causa 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 el número de sinapsis. Podría beneficiar potencialmente no solo a las personas que tienen estas raras mutaciones en genes de ubiquitina sino a otros pacientes con autismo”.