Al ver la esquizofrenia: los rayos X arrojan luz sobre las diferencias neuronales, apuntan hacia el tratamiento

Estas imágenes en 3D de las neuronas en el cerebro de un paciente con esquizofrenia muestran neuritas distorsionadas y onduladas, lo que indica que la afección puede estar relacionada con la forma de las neuronas . Las imágenes de rayos X se tomaron en la fuente avanzada de fotones. Crédito: Ryuta Mizutani

La esquizofrenia, un trastorno cerebral neurológico crónico, afecta a millones de personas en todo el mundo. Provoca una fractura entre los pensamientos, los sentimientos y el comportamiento de una persona. Los síntomas incluyen delirios, alucinaciones, dificultad para procesar pensamientos y una falta general de motivación. Los pacientes con esquizofrenia tienen una tasa de suicidio más alta y más problemas de salud que la población general, y una esperanza de vida más baja.

No existe una cura para la esquizofrenia, pero la clave para tratarla de manera más efectiva es comprender mejor cómo surge. Y eso, según Ryuta Mizutani, profesor de bioquímica aplicada en la Universidad de Tokai en Japón, significa estudiar la estructura del tejido cerebral. Específicamente, significa comparar los tejidos cerebrales de pacientes con esquizofrenia con los de personas con buena salud mental, para ver las diferencias lo más claramente posible.

«El tratamiento actual para la esquizofrenia se basa en muchas hipótesis que no conocemos». No sé cómo confirmar», dijo Mizutani. «El primer paso es analizar el cerebro y ver cómo está constituido de manera diferente».

Para hacer eso, Mizutani y sus colegas de varias instituciones internacionales recolectaron ocho pequeñas muestras de tejido cerebral, cuatro de cerebros sanos y cuatro de los de pacientes con esquizofrenia, todos recolectados post-mortem y llevados a la línea de luz 32-ID de Advanced Photon Source (APS), una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía (DOE) de EE. UU. en el Laboratorio Nacional Argonne del DOE.

En el APS, el equipo utilizó potentes rayos X y óptica de alta resolución para capturar imágenes tridimensionales de esos tejidos. (Los investigadores recolectaron imágenes similares en la instalación de fuente de luz Super Photon Ring 8-GeV [SPring-8] en Japón). La resolución de la óptica de rayos X utilizada en el APS puede ser tan alta como 10 nanómetros. Eso es aproximadamente 700 veces más pequeño que el ancho de un glóbulo rojo promedio, y hay cinco millones de esas células en una gota de sangre.

«Solo hay unos pocos lugares en el mundo donde puedes hacer esta investigación», dijo Mizutani. «Sin el análisis tridimensional de los tejidos cerebrales, este trabajo no sería posible».

Según Vincent De Andrade, físico de la División de Ciencias de Rayos X de Argonne, capturar imágenes en alta resolución presenta un desafío, ya que la las neuronas de las que se obtienen imágenes pueden tener centímetros de largo. La neurona es la unidad de trabajo básica del cerebro, una célula dentro del sistema nervioso que transmite información a otras células para controlar las funciones del cuerpo. El cerebro humano tiene aproximadamente 100 mil millones de estas neuronas, en varios tamaños y formas.

«La muestra tiene que moverse a través del haz de rayos X para rastrear las neuronas a través de la muestra», explicó De Andrade. «El campo de visión de nuestro microscopio de rayos X es de aproximadamente 50 micrones, aproximadamente el ancho de un cabello humano, y es necesario seguir estas neuronas durante varios milímetros».

Lo que mostraron estas imágenes es que el las estructuras de estas neuronas son singularmente diferentes en cada paciente con esquizofrenia, lo que según Mizutani es evidencia de que la enfermedad está asociada con esas estructuras. Las imágenes de neuronas sanas fueron relativamente similares, mientras que las neuronas de pacientes con esquizofrenia mostraron mucha más desviación, tanto de los cerebros sanos como entre sí.

Se necesitan más estudios, dijo Mizutani, para descubrir exactamente cómo se estructuran las estructuras. de neuronas están relacionadas con la aparición de la enfermedad y diseñar un tratamiento que pueda paliar los efectos de la esquizofrenia. A medida que la tecnología de rayos X continúa mejorando, el APS, por ejemplo, está programado para someterse a una actualización masiva que aumentará su brillo hasta 500 veces, al igual que las posibilidades para los neurocientíficos.

«La actualización del APS permitirá una mejor sensibilidad y resolución para las imágenes, haciendo que el proceso de mapeo de neuronas en el cerebro sea más rápido y preciso», dijo De Andrade. «Necesitaríamos resoluciones de más de 10 nanómetros para capturar conexiones sinápticas, que es el santo grial para un mapeo completo de neuronas, y eso debería poder lograrse con la actualización».

De Andrade también señaló que si bien La microscopía electrónica se ha utilizado para mapear los cerebros de animales pequeños, moscas de la fruta, por ejemplo, esa técnica tomaría mucho tiempo para obtener imágenes del cerebro de un animal más grande, como un ratón, y mucho menos de un cerebro humano completo. Los rayos X ultrabrillantes y de alta energía como los del APS, dijo, podrían acelerar el proceso, y los avances tecnológicos ayudarán a los científicos a obtener una imagen más completa del tejido cerebral.

Para neurocientíficos como Mizutani, el objetivo final es que haya menos personas que padezcan enfermedades cerebrales como la esquizofrenia.

«Las diferencias en la estructura cerebral entre las personas sanas y las esquizofrénicas deben estar relacionadas con los trastornos mentales», dijo. «Debemos encontrar alguna forma de hacer que la gente esté sana».

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Vía genética vinculada a la esquizofrenia identificada a través de ingeniería de células madre Más información: Ryuta Mizutani et al, Diversidad estructural de neuronas entre áreas cerebrales y entre casos, Psiquiatría traslacional (2021) . DOI: 10.1038/s41398-020-01173-x Información de la revista: Translational Psychiatry

Proporcionado por Argonne National Laboratory Cita: Viendo la esquizofrenia: los rayos X arrojan luz sobre diferencias neuronales, apuntan hacia el tratamiento (24 de febrero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-schizophrenia-x-rays-neural-differences-treatment.html Este documento está sujeto a derechos de autor . Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.