Mapeo del guardián sensorial del cerebro
Muchas personas con autismo experimentan hipersensibilidad sensorial, déficit de atención y trastornos del sueño. Una región del cerebro que se ha implicado en estos síntomas es el núcleo reticular talámico (TRN), que se cree que actúa como un guardián de la información sensorial que fluye hacia la corteza.
Un equipo de investigadores del MIT y del Instituto Broad del MIT y Harvard ahora ha mapeado el TRN con un detalle sin precedentes, revelando que la región contiene dos subredes distintas de neuronas con diferentes funciones. Los hallazgos podrían ofrecer a los investigadores objetivos más específicos para diseñar medicamentos que podrían aliviar algunos de los síntomas sensoriales, del sueño y de atención del autismo, dice Guoping Feng, uno de los líderes del equipo de investigación.
«La idea es que se podría apuntar muy específicamente a un grupo de neuronas, sin afectar todo el cerebro y otras funciones cognitivas», dice Feng, profesor de neurociencia James W. y Patricia Poitras en el MIT y miembro del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro del MIT.
Feng; Zhanyan Fu, director asociado de neurobiología en el Centro Stanley para la Investigación Psiquiátrica del Instituto Broad; y Joshua Levin, líder de grupo sénior en el Instituto Broad, son los autores principales del estudio, que aparece hoy en Nature. Los autores principales del artículo son el ex postdoctorado del MIT Yinqing Li, la ex postdoctorado del Instituto Broad Violeta López-Huerta y el científico investigador del Instituto Broad Xian Adiconis.
Poblaciones distintas
Cuando la información sensorial de los ojos , oídos u otros órganos sensoriales llega a nuestro cerebro, primero va al tálamo, que luego lo transmite a la corteza para un procesamiento de nivel superior. Las deficiencias de estos circuitos tálamo-corticales pueden provocar déficits de atención, hipersensibilidad al ruido y otros estímulos y problemas para dormir.
Una de las principales vías que controla el flujo de información entre el tálamo y la corteza es el TRN, que es responsable de bloquear la entrada sensorial que distrae. En 2016, Feng y el profesor asistente del MIT Michael Halassa, quien también es autor del nuevo artículo de Nature, descubrieron que la pérdida de un gen llamado Ptchd1 afecta significativamente la función TRN. En los niños, la pérdida de este gen, que se encuentra en el cromosoma X, puede provocar déficit de atención, hiperactividad, agresión, discapacidad intelectual y trastornos del espectro autista.
En ese estudio, los investigadores encontraron que cuando el gen Ptchd1 se eliminó en ratones, los animales mostraron muchos de los mismos defectos de comportamiento observados en pacientes humanos. Cuando se eliminó solo en el TRN, los ratones solo mostraron hiperactividad, déficit de atención y trastornos del sueño, lo que sugiere que el TRN es responsable de esos síntomas.
En el nuevo estudio, los investigadores querían probar para aprender más sobre los tipos específicos de neuronas que se encuentran en el TRN, con la esperanza de encontrar nuevas formas de tratar la hiperactividad y los déficits de atención. Actualmente, esos síntomas se tratan con mayor frecuencia con medicamentos estimulantes como Ritalin, que tienen efectos generalizados en todo el cerebro.
«Nuestro objetivo era encontrar algunas formas específicas de modular la función de salida tálamo-cortical y relacionar a los trastornos del neurodesarrollo», dice Feng. «Decidimos intentar usar tecnología unicelular para diseccionar qué tipos de células hay y qué genes se expresan. ¿Existen genes específicos que se puedan administrar como diana?»
Para explorar esa posibilidad, el Los investigadores secuenciaron las moléculas de ARN mensajero que se encuentran en las neuronas del TRN, lo que revela los genes que se expresan en esas células. Esto les permitió identificar cientos de genes que podrían usarse para diferenciar las células en dos subpoblaciones, en función de la fuerza con la que expresan esos genes en particular.
Descubrieron que una de estas poblaciones celulares está ubicada en el núcleo del TRN, mientras que el otro forma una capa muy delgada que rodea el núcleo. Estas dos poblaciones también forman conexiones con diferentes partes del tálamo, encontraron los investigadores. Con base en esas conexiones, los investigadores plantean la hipótesis de que las células del núcleo participan en la transmisión de información sensorial a la corteza cerebral, mientras que las células de la capa externa parecen ayudar a coordinar la información que llega a través de diferentes sentidos, como la vista y el oído.
«Objetivos farmacológicos»
Los investigadores ahora planean estudiar los diferentes roles que estas dos poblaciones de neuronas pueden tener en una variedad de síntomas neurológicos, incluidos los déficits de atención, la hipersensibilidad y la interrupción del sueño. Usando técnicas genéticas y optogenéticas, esperan determinar los efectos de activar o inhibir diferentes tipos de células TRN, o genes expresados en esas células.
«Eso puede ayudarnos en el futuro a desarrollar objetivos farmacológicos específicos que puedan potencialmente modular diferentes funciones», dice Feng. «Los circuitos tálamo-corticales controlan muchas cosas diferentes, como la percepción sensorial, el sueño, la atención y la cognición, y es posible que se puedan abordar de manera más específica».
Este enfoque también podría ser útil para tratar trastornos de atención o hipersensibilidad incluso cuando no son causados por defectos en la función de TRN, dicen los investigadores.
«TRN es un objetivo en el que, si mejora su función, podría corregir los problemas causados por deficiencias de los circuitos tálamo-corticales», dice Feng. «Por supuesto que estamos lejos del desarrollo de cualquier tipo de tratamiento, pero el potencial es que podemos usar tecnología unicelular no solo para comprender cómo se organiza el cerebro, sino también cómo se pueden segregar las funciones cerebrales, lo que le permite identificar objetivos mucho más específicos que modulan funciones específicas».
Explore más
Impulsar la función del núcleo reticular talámico para tratar el TDAH y otros trastornos Más información: Distintas subredes del núcleo reticular talámico, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2504-5 Información de la revista: Nature
Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/ newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.
Cita: Mapeo del guardián sensorial del cerebro (22 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-brain-sensory-gatekeeper.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.