Optogenética y TOC
WIKIMEDIA, LARS KLINTWALL MALMQVISTLa actividad cerebral anormal observada en pacientes con trastorno obsesivo-compulsivo (TOC) es una causa probable de la afección, según dos artículos publicados hoy (6 de junio) en Ciencia. Ambos estudios utilizaron técnicas optogenéticas, que permiten que células cerebrales específicas se enciendan y apaguen con solo presionar un interruptor de luz, para vincular la actividad cerebral anormal con el comportamiento del TOC en ratones.
“Es excepcional neurociencia en que el tándem de estudios se complementa maravillosamente, pero también en que aprovechan tecnología de punta” dijo Scott Rauch, profesor de psiquiatría en el Hospital McLean, en Belmont, Massachusetts, que no participó en los estudios. «Ambos artículos son excepcionales».
«Estos dos artículos han confirmado la relación causal entre las anomalías del circuito [neuronal] y el comportamiento [similar al TOC]», dijo Chris Pittenger, profesor de psiquiatría en la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, quien tampoco estuvo involucrado en el…
El TOC es una condición debilitante caracterizada por pensamientos intrusivos que causan ansiedad, así como compulsivos comportamientos repetitivos. Soy psiquiatra además de investigadora y principalmente trato a pacientes con TOC, dijo Susanne Ahmari, profesora de psiquiatría clínica en la Universidad de Columbia en Nueva York y autora principal de uno de los estudios, por lo que soy muy consciente de la gravedad de la enfermedad. y lo importante que es para nosotros desarrollar tratamientos nuevos y más efectivos. El problema, agregó, es que no tenemos una comprensión muy buena de los cambios patológicos que conducen al TOC.
Las imágenes cerebrales de pacientes que padecen TOC han revelado una mayor actividad en la región de la corteza orbitofrontal del cerebro involucrada en la toma de decisiones. fabricación, así como en la región estriada asociada con funciones motoras y cognitivas. Pero determinar si existe una relación causal es muy difícil, dijo Pittenger.
Debido a que no hay forma de evaluar la causa y el efecto en los humanos, Ahmari recurrió a los ratones y a la optogenética mediante la cual se pueden identificar tipos específicos de células cerebrales. encendido y apagado en respuesta a la luz. Las células de interés fueron diseñadas para expresar canales de iones sensibles a la luz, de modo que cuando las células se exponen a la luz por medio de un cable de fibra óptica que apunta un láser a la región cerebral relevante, los canales se abren, los iones se inundan y los impulsos nerviosos se disparan. /p>
Utilizando ratones normales, Ahmari y sus colegas expresaron el canal sensible a la luz, llamado canal rodopsina, en neuronas de la corteza orbitofrontal que se proyectan en el estriado. Lo que esperábamos era que al hiperactivar las entradas corticostriatales generaríamos directamente comportamientos similares al TOC, dijo.
El equipo descubrió que la hiperactivación no causaba el comportamiento del TOC de inmediato, pero si estimulábamos repetidamente esos circuitos durante varios días seguidos vimos el desarrollo progresivo de un comportamiento de aseo repetitivo que era independiente de la estimulación, dijo Ahmari. El aumento del comportamiento de aseo repetitivo incluso persistió hasta 2 semanas después de que se detuvo la estimulación.
Junto con el aumento del aseo, los investigadores observaron una mayor actividad neuronal en el cuerpo estriado, lo que sugiere que las conexiones entre las neuronas corticales y estriatales puede fortalecerse con el tiempo por la estimulación neural. También descubrieron que tratar a los ratones con fluoxetina, un fármaco utilizado para tratar a los pacientes con TOC, reducía progresivamente tanto el comportamiento de acicalamiento como la actividad estriatal.
Mientras tanto, Ann Graybiel, profesora de ciencias del cerebro y cognitivas en la El Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro del Instituto Tecnológico de Massachusetts y autor principal del segundo artículo, adoptó un enfoque diferente para estudiar el vínculo entre la hiperactividad corticostriatal y el comportamiento similar al TOC. Comenzó con un ratón transgénico que exhibía un comportamiento compulsivo similar al TOC y utilizó la optogenética para ver si podía detenerlo.
Los ratones, que exhibían un acicalamiento excesivo, también mostraban una actividad elevada en las células del cuerpo estriado llamadas neuronas espinosas medianas (MSN) apoyando así los estudios de imagen que muestran hiperactividad de esta región en pacientes con TOC. Se sabe que las MSN son inhibidas por otro tipo de neurona estriatal llamada interneurona estriatal de pico rápido, y el equipo de Graybiel descubrió que había menos de estas células en los ratones mutantes. Usando optogenética para estimular las células corticales que activan estas interneuronas de rápido aumento, los investigadores observaron una inhibición inmediata del comportamiento de acicalamiento excesivo.
A primera vista, ambos equipos indujeron optogenéticamente hiperactividad en el cuerpo estriado y parecían lograron efectos esencialmente opuestos: inducción versus eliminación del comportamiento similar al TOC. Pero lo más importante es que los equipos tenían objetivos ligeramente diferentes en el cuerpo estriado: el cuerpo estriado ventral general en el caso del estudio de Ahmaris y las interneuronas inhibitorias específicas de pico rápido del cuerpo estriado centromedial en el estudio de Graybiel, lo que sugiere que diferentes circuitos neuronales envían señales inhibitorias y estimulantes para ciertos Comportamientos similares a los del TOC.
Es absolutamente asombroso lo precisos y específicos de las células que están resultando estos circuitos, dijo Graybiel. Puede moverse un milímetro y [apuntar] a circuitos de control funcional bastante diferentes.
Averiguar cómo estos circuitos estimulantes e inhibidores están organizados físicamente en el cuerpo estriado es algo que los dos grupos planean abordar. Pero, lo que es más importante, dijo Rauch, realmente han sido capaces de delinear un camino para los comportamientos compulsivos de una manera más refinada que nunca en humanos, y eso es emocionante porque nos señala la dirección de la patogenia y la fisiopatología del trastorno. , pero también . . . a nuevos objetivos para una posible intervención.
SE Ahmari et al., «La estimulación corticoestriatal repetida genera un comportamiento similar al TOC persistente», Science , 340:1234-39, 2013.
E. Burguire et al., «La estimulación optogenética de la vía orbitofrontoestriatal lateral suprime los comportamientos compulsivos», Science, 340:1243-46, 2013.
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