Las señales sensoriales se integran de manera diferente, subrepresentadas por las neuronas en el autismo

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Resumen: Las señales sensoriales ambientales se integran de manera diferente en las personas con síndrome de X frágil, lo que hace que estén subrepresentadas por las neuronas piramidales corticales.

Fuente: Universidad de Montreal

En el síndrome de X frágil (FXS), la causa más común de autismo, las señales sensoriales del mundo exterior se integran de manera diferente, lo que hace que estén subrepresentadas por las neuronas piramidales corticales en el cerebro.

Esa es la conclusión de un nuevo estudio realizado por un equipo dirigido por el profesor de neurociencias de la Université de Montréal Roberto Araya, biofísico e investigador del Centro de Investigación CHU Sainte-Justine, afiliado a la UdeM.

El fenómeno que observó el equipo podría proporcionar pistas importantes sobre la causa subyacente de los síntomas del FXS, y no solo proporciona información sobre el mecanismo a nivel celular, sino que también abre la puerta a nuevos objetivos para las estrategias terapéuticas.

El estudio fue publicado el 1 de enero. 3 en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

El autismo se caracteriza por una amplia gama de síntomas que pueden derivarse de diferencias en el desarrollo del cerebro. Con herramientas de imágenes avanzadas y la manipulación genética de las neuronas, el equipo de investigadores de CHU Sainte-Justine pudo observar el funcionamiento de las neuronas individuales, específicamente, las neuronas piramidales de la capa cortical 5, una de las principales neuronas de salida de información de la corteza. la capa delgada de tejido que se encuentra en la superficie del cerebro.

Los investigadores encontraron una diferencia en cómo se procesan las señales sensoriales en estas neuronas.

«Trabajos anteriores han sugerido que el FXS y los trastornos del espectro autista se caracterizan por una corteza hiperexcitable, que se considera el principal contribuyente a la hipersensibilidad a los estímulos sensoriales observados en los individuos autistas», dijo Araya.

“Para nuestra sorpresa, nuestros resultados experimentales desafían esta visión generalizada de que existe una hipersensibilidad global en la neocorteza asociada con FXS”, agregó su colega de la UdeM Diana E. Michell, primera coautora del estudio. «Muestran que la integración de señales sensoriales en las neuronas corticales está subrepresentada en un modelo murino de FXS».

La imagen del árbol ayuda a ilustrar la morfología y función de las neuronas piramidales en el síndrome X frágil. Estas neuronas son uno de los principales integradores de información en la corteza cerebral, con largas «ramas» y «raíces» que representan dendritas. Las pequeñas proyecciones «en forma de hoja» son las espinas dendríticas, donde se ubican las sinapsis excitatorias, que conectan una neurona con otra.

Las secciones borrosas de la imagen ilustran la integración y percepción alteradas de la información sensorial del mundo exterior descubierta por Diana E. Mitchell, Soledad Miranda-Rottmann y sus colegas.

Una proteína ausente

Una proteína llamada FMRP que está ausente en el cerebro de las personas con FXS modula la actividad de un tipo de canal de potasio en el cerebro. Según el trabajo del grupo de investigación, es la ausencia de esta proteína lo que altera la forma en que se combinan las entradas sensoriales, lo que hace que estén infrarrepresentadas por las señales que salen de las neuronas piramidales corticales del cerebro.

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El autismo se caracteriza por una amplia gama de síntomas que pueden derivarse de diferencias en el desarrollo del cerebro. La imagen es de dominio público

Soledad Miranda-Rottmann, también primera coautora del estudio, intentó rectificar la situación con técnicas genéticas y de biología molecular.

«Incluso en ausencia de la proteína FMRP, que tiene varias funciones en el cerebro, pudimos demostrar cómo se puede restaurar la representación de las señales sensoriales en las neuronas corticales al reducir la expresión de una sola molécula», dijo.

«Este hallazgo abre la puerta a nuevas estrategias para ofrecer apoyo a las personas con FXS y posiblemente otros trastornos del espectro autista para percibir correctamente las señales sensoriales del mundo exterior a nivel de las neuronas piramidales en la corteza», concluye Araya.

«Incluso si no se aborda la sobrerrepresentación de las señales cerebrales internas que causan la hiperactividad, la representación correcta de las señales sensoriales puede ser suficiente para permitir un mejor procesamiento de las señales del mundo exterior y de un aprendizaje más adecuado para la toma de decisiones y la participación en la acción». . . ”

Acerca de esta noticia de investigación ASD y FXS

Autor: Oficina de prensa
Fuente: Universidad de Montreal
Contacto: Oficina de Prensa – Universidad de Montreal
Imagen: La imagen es de dominio público.

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Investigacion original: Acceso cerrado.
“Integración alterada de entradas excitatorias en las dendritas basales de las neuronas piramidales de la capa 5 en un modelo de ratón del síndrome X frágil” por Diana E. Mitchell et al. PNAS


Abstracto

Integración alterada de entradas excitatorias en las dendritas basales de las neuronas piramidales de la capa 5 en un modelo de ratón del síndrome X frágil

Las neuronas piramidales de la capa 5 (L5) reciben entradas predictivas y sensoriales de manera compartimentada en sus dendritas apicales y basales, respectivamente.

Para descubrir cómo se ve afectada la integración de las entradas sensoriales en los trastornos del espectro autista (TEA), utilizamos la liberación de glutamato de dos fotones para activar las espinas en las dendritas basales de las neuronas piramidales L5 de un modelo de ratón del síndrome X frágil (FXS), el más común causa genética del TEA.

Si bien las entradas excitatorias por debajo del umbral se integran linealmente en animales de tipo salvaje, sorprendentemente aquellos con FXS se suman de manera sublineal, lo que contradice lo que se esperaría de la hipersensibilidad sensorial clásicamente asociada con ASD.

A continuación, investigamos el mecanismo subyacente a esta sublinealidad mediante la eliminación de la subunidad reguladora β4 de los canales BK, que rescató la integración sináptica, resultado que se corroboró con simulaciones numéricas.

Tomados en conjunto, estos hallazgos sugieren que existe un deterioro diferencial en la integración de las entradas predictivas sensoriales y de retroalimentación en las neuronas piramidales L5 en FXS y potencialmente en otras formas de ASD, como resultado de canalopatías subcelulares específicamente localizadas.

Estos resultados desafían la visión tradicional de que FXS y otros ASD se caracterizan por hipersensibilidad sensorial, proponiendo en cambio una hiposensibilidad de las entradas sensoriales e hipersensibilidad de las entradas predictivas en las neuronas corticales.

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