Estudio sugiere que los sonidos influyen en el cerebro en desarrollo antes de lo que se pensaba anteriormente
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Los científicos aún tienen que responder a la vieja pregunta de si el sonido moldea la mente de los fetos en el útero, y cómo las madres a menudo se preguntan acerca de los beneficios de actividades como tocar música durante el embarazo. Ahora, en experimentos con ratones recién nacidos, los científicos de Johns Hopkins informan que los sonidos parecen cambiar los patrones de «cableado» en áreas del cerebro que procesan el sonido antes de lo que suponían los científicos e incluso antes de que se abra el canal auditivo.
Los experimentos actuales involucran ratones recién nacidos, cuyos canales auditivos se abren 11 días después del nacimiento. En los fetos humanos, el canal auditivo se abre de forma prenatal, alrededor de las 20 semanas de gestación.
Los hallazgos, publicados en línea el 12 de febrero en Science Advances, pueden eventualmente ayudar a los científicos a identificar formas de detectar e intervenir en el cableado anormal en el cerebro que puede causar problemas auditivos u otros problemas sensoriales.
«Como científicos, estamos buscando respuestas a preguntas básicas sobre cómo nos convertimos en quienes somos», dice Patrick Kanold, Ph.D., profesor de ciencias biomédicas. ingeniería en la Universidad y Escuela de Medicina Johns Hopkins. «Específicamente, estoy observando cómo nos moldea nuestro entorno sensorial y cuán temprano en el desarrollo fetal esto comienza a suceder».
Kanold comenzó su carrera en ingeniería eléctrica, trabajando con microprocesadores, un conducto natural para su cambio a la ciencia y el estudio de los circuitos del cerebro.
Su enfoque de investigación es la parte más externa del cerebro, la corteza, que es responsable de muchas funciones, incluida la percepción sensorial. Debajo de la corteza se encuentra la materia blanca del cerebro que en los adultos contiene conexiones entre las neuronas.
En el desarrollo, la materia blanca también contiene las denominadas neuronas subplaca, algunas de las primeras en desarrollarse en el cerebro alrededor de las 12 semanas de gestación. para humanos y la segunda semana embrionaria en ratones. Al anatomista Mark Molliver de Johns Hopkins se le atribuye la descripción de algunas de las primeras conexiones entre las neuronas formadas en la materia blanca, y acuñó el término neuronas de la subplaca en 1973.
Estas neuronas primordiales de la subplaca finalmente mueren durante el desarrollo en los mamíferos , incluidos los ratones. En los humanos, esto sucede desde poco antes del nacimiento hasta los primeros meses de vida. Pero antes de que mueran, establecen conexiones entre una puerta de entrada clave en el cerebro para toda la información sensorial, el tálamo y las capas medias de la corteza.
«El tálamo es el intermediario de la información de los ojos , las orejas y la piel en la corteza», dice Kanold. «Cuando las cosas van mal en el tálamo o en sus conexiones con la corteza, se producen problemas de desarrollo neurológico». En los adultos, las neuronas en el tálamo se estiran y proyectan estructuras largas parecidas a brazos llamadas axones a las capas medias de la corteza, pero en el desarrollo fetal, las neuronas de la subplaca se ubican entre el tálamo y la corteza, actuando como un puente. Al final de los axones hay un nexo para la comunicación entre las neuronas llamado sinapsis. Trabajando en hurones y ratones, Kanold mapeó previamente el circuito de las neuronas de la subplaca. Kanold también descubrió previamente que las neuronas de la subplaca pueden recibir señales eléctricas relacionadas con el sonido antes que cualquier otra neurona cortical.
La investigación actual, que Kanold comenzó en su puesto anterior en la Universidad de Maryland, aborda dos preguntas: dice: Cuando las señales de sonido llegan a las neuronas de la subplaca, ¿sucede algo? ¿Puede un cambio en las señales de sonido cambiar los circuitos cerebrales a estas edades tempranas?
Primero, los científicos usaron ratones modificados genéticamente que carecen de una proteína en las células ciliadas del oído interno. La proteína es integral para transformar el sonido en un pulso eléctrico que va al cerebro; desde allí se traduce a nuestra percepción del sonido. Sin la proteína, el cerebro no recibe la señal.
En los ratones sordos de 1 semana de edad, los investigadores observaron entre un 25 % y un 30 % más de conexiones entre las neuronas de la subplaca y otras neuronas de la corteza, en comparación con ratones de 1 semana de edad con audición normal y criados en un ambiente normal. Esto sugiere que los sonidos pueden cambiar los circuitos cerebrales a una edad muy temprana, dice Kanold.
Además, dicen los investigadores, estos cambios en las conexiones neuronales ocurrieron aproximadamente una semana antes de lo que normalmente se ve. Los científicos habían asumido previamente que la experiencia sensorial solo puede alterar los circuitos corticales después de que las neuronas en el tálamo alcancen y activen las capas medias de la corteza, que en los ratones es alrededor del momento en que se abren los canales auditivos (alrededor de 11 días).
«Cuando las neuronas se ven privadas de información, como el sonido, las neuronas buscan otras neuronas, posiblemente para compensar la falta de sonido», dice Kanold. «Esto está sucediendo una semana antes de lo que pensábamos y nos dice que la falta de sonido probablemente reorganiza las conexiones en la corteza inmadura».
De la misma manera que la falta de sonido influye en las conexiones cerebrales, el Los científicos pensaron que era posible que los sonidos adicionales también pudieran influir en las conexiones neuronales tempranas en ratones con audición normal.
Para probar esto, los científicos pusieron cachorros de ratón de 2 días de edad con audición normal en un recinto silencioso con un altavoz que emite un pitido o en un recinto silencioso sin altavoz. Los científicos descubrieron que las crías de ratón en el recinto silencioso sin el pitido tenían conexiones más fuertes entre la subplaca y las neuronas corticales que en el recinto con el pitido. Sin embargo, la diferencia entre los ratones alojados en recintos silenciosos y con pitidos no fue tan grande como entre los ratones sordos y los criados en un entorno de sonido normal.
Estos ratones también tenían más diversidad entre los tipos de neuronas. circuitos que se desarrollaron entre la subplaca y las neuronas corticales, en comparación con cachorros de ratón con audición normal criados en un recinto silencioso sin sonido. Los ratones con audición normal criados en el recinto silencioso también tenían una conectividad neuronal en la subplaca y regiones de la corteza similar a la de los ratones sordos modificados genéticamente.
«En estos ratones vemos que la diferencia en la experiencia del sonido temprano deja un rastro en el cerebro, y esta exposición al sonido puede ser importante para el desarrollo neurológico», dice Kanold.
El equipo de investigación está planeando estudios adicionales para determinar cómo la exposición temprana al sonido afecta el cerebro más adelante en el desarrollo. En última instancia, esperan comprender cómo la exposición al sonido en el útero puede ser importante en el desarrollo humano y cómo explicar estos cambios en los circuitos al colocar implantes cocleares en niños sordos. También planean estudiar las firmas cerebrales de los bebés prematuros y desarrollar biomarcadores para problemas relacionados con el cableado incorrecto de las neuronas de la subplaca.
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El autismo puede comenzar temprano en el desarrollo del cerebro Más información: La actividad periférica temprana altera los circuitos de subplacas nacientes en la corteza auditiva, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abc9155, advances.sciencemag.org/lookup … .1126/sciadv.abc9155 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins Cita: El estudio sugiere que los sonidos influyen en el cerebro en desarrollo antes de lo que se pensaba anteriormente (2021, 12 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-brain-earlier-previously-thought.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.