¿Qué causa el autismo? Una nueva investigación revela un factor clave en el desarrollo del cerebro

Los resultados de esta investigación revelan un componente importante en las causas subyacentes de los defectos congénitos del tubo neural, las discapacidades intelectuales y el riesgo de autismo.

Investigadores de la Facultad de Medicina de Texas A&M han proporcionado respuestas a preguntas importantes sobre cómo se desarrolla el neocórtex, brindando nueva información sobre las causas fundamentales de las discapacidades intelectuales.

Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad Texas A&M lograron un gran avance en nuestra comprensión de cómo se desarrolla el cerebro. Esta nueva investigación avanza en nuestra comprensión de cómo se desarrolla la región del cerebro que distingue a los humanos de otros animales y arroja luz sobre las causas de las discapacidades intelectuales, como los trastornos del espectro autista.

Durante muchos años, los científicos han reconocido una conexión importante entre la inteligencia de los mamíferos y una capa delgada de células en la neocorteza, un área del cerebro que gobierna procesos de orden superior como la percepción, la cognición y el lenguaje. La superficie del neocórtex refleja el alto desarrollo de la capacidad mental del organismo. Por ejemplo, el neocórtex de los humanos es solo tres veces más grueso que el de los ratones. Sin embargo, la superficie del neocórtex de los humanos es 1.000 veces mayor que la de los ratones. Los trastornos del espectro autista y el deterioro intelectual se encuentran entre las deficiencias del desarrollo causadas por anomalías en esta región del cerebro.

Lo que no se sabe es cómo la expansión evolutiva de esta parte del cerebro se produce de forma selectiva a favor de aumentar la superficie del neocórtex a expensas de aumentar su grosor. Un aspecto importante de este proceso es cómo se distribuyen las poblaciones primarias de células madre neurales, que sirven como componentes básicos del cerebro.

“Hay muchas, lo que llamaremos, unidades de procesamiento individuales dispuestas horizontalmente en el neocórtex. Cuanta más área de superficie tenga, más área de superficie tendrá”, dijo Vytas A. Bankaitis, profesor distinguido de la Facultad de Medicina, presidente de la EL Wehner-Welch Foundation in Chemistry, y coautor de este estudio Puede acomodar más de estas unidades de procesamiento, publicado en informes celulares. La pregunta es, ¿por qué el área de la superficie del neocórtex es mucho más grande en relación con su grosor a medida que uno asciende en el árbol evolutivo de los mamíferos? ¿Por qué las células madre neurales se esparcen hacia los lados porque se multiplican y no se amontonan unas sobre otras? “

Esta pregunta es fundamental porque cuando las células no se propagan, sino que se acumulan, crean un neocórtex más grueso y de menor área superficial, característica que se ha observado en casos de discapacidad intelectual e incluso autismo.

“Una de las causas genéticas de discapacidad intelectual más estudiadas es una mutación en el gen que originalmente se llamaba LIS1″, dijo Zhigang Xie, profesor asociado de la Facultad de Medicina y coautor del estudio. Esta mutación genética conducirá a un cerebro suave, que está relacionado con la discapacidad intelectual. Una observación típica es que la neocorteza del paciente es más gruesa de lo normal. También hay estudios muy recientes que identifican variaciones comunes en el cerebro autista que incluyen regiones anormalmente gruesas de la neocorteza en estos individuos”.

Los científicos saben desde hace algún tiempo que a medida que las células madre neurales se dividen, sus núcleos se mueven hacia arriba y hacia abajo dentro de su espacio anatómico en función del ciclo celular, un proceso llamado migración nuclear intercinética. Lo hacen utilizando una red de citoesqueleto que actúa como vías de tren con actuadores que mueven los núcleos hacia arriba o hacia abajo de una manera muy organizada. Aunque se han propuesto muchas ideas, sigue siendo un misterio por qué los núcleos se mueven de esta manera, cómo se controla esta red de vías de tren y qué papel juega la migración nuclear intercinética en el desarrollo de la neocorteza.

En su estudio, Xie y Bankaitis dan respuesta a estas preguntas.

En cuanto al razonamiento, Bankaitis muestra que cuando hay muchas células muy juntas en la etapa embrionaria del desarrollo neocortical, el movimiento hacia arriba y hacia abajo de sus núcleos da como resultado la oposición de las fuerzas hacia arriba y hacia abajo que propagan las células madre neurales en división.

“Piense en un tubo de pasta de dientes”, dijo Bankites. “Si tomara este tubo de pasta de dientes, lo pusiera en sus manos, lo empujara hacia arriba desde abajo y lo empujara hacia abajo desde arriba, ¿qué pasaría? Se aplanaría y se extendería. Así es básicamente como funciona esto. Tiene un fuerza hacia arriba y una fuerza hacia abajo causada por el movimiento de los núcleos que propagan estas células”.

Xie y Bankaitis también demuestran cómo las células hacen esto al vincular varias vías distintas que trabajan juntas para “decir” a las células madre neurales nacientes a dónde ir.

“Creo que por primera vez, esto realmente reúne las moléculas y las vías de señalización que indican cómo se controla este proceso y por qué está relacionado o relacionado con la deficiencia del desarrollo neurológico”, dijo Bankais. “Tomamos una vía bioquímica, la vinculamos a la vía biológica de una célula y la vinculamos a una vía de señalización que le habla al núcleo para promover el comportamiento nuclear que genera una fuerza compleja que genera el cerebro. Ahora es un círculo completo”.

Los resultados de este estudio revelan un factor importante en las causas subyacentes de los riesgos de autismo, las discapacidades intelectuales y los defectos congénitos del tubo neural. Los nuevos conocimientos sobre los principios básicos que regulan la forma neocortical también ayudarán en el diseño de sistemas de cultivo cerebral in vitro que reflejen con mayor precisión los procesos de desarrollo de interés y mejoren las perspectivas de desarrollo neurofarmacológico.

“Si bien puede haber muchas razones por las que la neocorteza se engrosa en lugar de expandirse, nuestro trabajo ofrece una nueva perspectiva sobre por qué los pacientes con autismo y discapacidades intelectuales a menudo muestran una corteza cerebral más gruesa”, dijo Shih. “El hecho de que el producto del gen LIS1 sea un regulador esencial de la migración nuclear, incluida la migración nuclear intercinética que estudiamos en este trabajo, respalda nuestras conclusiones en este documento”.

Referencia: “Eje de polaridad de células planas/proteína transportadora de fosfatidilinositol regula la formación neocortical al apoyar la migración nuclear intercinética” Por Zhigang Xie y Vytas A. Bankaitis, 31 de mayo de 2022, disponible aquí. Informes de celdas.
DOI: 10.1016 / j.celrep.2022.110869

El estudio fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud/Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Robert A Welch.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *