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Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y el Broad Institute del MIT y la Universidad de Harvard han mapeado el núcleo reticular talámico del cerebro a un nivel de detalles sin precedentes y han descubierto que la región contiene dos subredes distintas de neuronas con diferentes funciones. Estos hallazgos podrían ofrecer objetivos mucho más específicos para diseñar medicamentos para los déficits de atención, la interrupción del sueño y la hipersensibilidad sensorial.
Muchas personas con autismo experimentan estos tres trastornos: hipersensibilidad sensorial, déficit de atención e interrupción del sueño. Una región del cerebro implicada 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.
«La idea es que podría dirigirse muy específicamente a un grupo de neuronas, sin afectar todo el cerebro y otras funciones cognitivas», dice Guoping Feng, uno de los líderes del equipo de investigación, profesor de neurociencia en el MIT y miembro del Instituto McGovern para el Cerebro del MIT Investigación, que publican en la revista Nature.
Cuando la entrada sensorial de los ojos, oídos u otros órganos sensoriales llega al cerebro, primero va al tálamo, que luego lo transmite a la corteza para un procesamiento de nivel superior. Las deficiencias de estos circuitos talamocorticales pueden provocar déficit de atención, hipersensibilidad al ruido y otros estímulos, y problemas de sueño.
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 distractora. En 2016, el profesor asistente de Feng y MIT Michael Halassa, quien también es autor del nuevo artículo de Nature , descubrió que la pérdida de un gen llamado Ptchd1 afecta significativamente la función TRN.
En los niños, la pérdida de este gen, que se transporta en el cromosoma X, puede conducir a déficit de atención, hiperactividad, agresión, discapacidad intelectual y trastornos del espectro autista.
En ese estudio, los investigadores descubrieron que cuando el gen Ptchd1 fue eliminado en ratones, los animales mostraron muchos de los mismos defectos de comportamiento observados en pacientes humanos. Cuando se eliminó solo en la TRN, los ratones mostraron solo hiperactividad, déficit de atención e interrupción del sueño, lo que sugiere que la TRN es responsable de esos síntomas.
En el nuevo estudio, los investigadores querían tratar de aprender más sobre los tipos específicos de neuronas que se encuentran en la 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 del gasto talamocortical y relacionarla con los trastornos del desarrollo neurológico, explica Feng. Decidimos intentar usar la tecnología unicelular para diseccionar qué tipos de células hay y qué genes se expresan y si hay genes específicos que se pueden medicar como objetivo».
Para explorar esa posibilidad, los investigadores secuenciaron las moléculas de ARN mensajero que se encuentran en las neuronas de la TRN, 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 cuán fuertemente expresan esos genes en particular.
Descubrieron que una de estas poblaciones celulares se encuentra en el núcleo de la TRN, mientras que la otra forma una capa muy delgada que rodea el núcleo. Los investigadores encontraron que estas dos poblaciones también forman conexiones con diferentes partes del tálamo.
Sobre la base de esas conexiones, los investigadores plantean la hipótesis de que las células en el núcleo están involucradas en la transmisión de información sensorial a la corteza cerebral, mientras que las células en la capa externa parecen ayudar a coordinar la información que ingresa a través de diferentes sentidos, como la visión y la audición.
Los investigadores ahora planean estudiar los diferentes roles que estas dos poblaciones de neuronas pueden tener en una variedad de síntomas neurológicos, que incluyen déficit de atención, hipersensibilidad y trastornos del sueño. Utilizando 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 potencialmente puedan modular diferentes funciones, añade Feng. Los circuitos tálamo-corticales controlan muchas cosas diferentes, como la percepción sensorial, el sueño, la atención y la cognición, y puede ser que estos puedan ser dirigidos más específicamente».
Este enfoque también podría ser útil para tratar los trastornos de atención o hipersensibilidad, incluso cuando no son causados por defectos en la función TRN, dicen los investigadores.
«TRN es un objetivo en el que, si mejora su función, podría corregir los problemas causados por las alteraciones de los circuitos talamocorticales, apunta Feng. Por supuesto, estamos muy lejos del desarrollo de cualquier tipo de tratamiento, pero el potencial es que podemos usar la tecnología unicelular no solo para comprender cómo se organiza el cerebro, sino también cómo se pueden segregar las funciones del cerebro, lo que le permite identificar objetivos mucho más específicos que modulan funciones específicas».
agosto 20/2020 (Europa Press) Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.
Referencia Biliográfica:
Vormstein-Schneider, D., Lin, J.D., Pelkey, K.A. et al. Viral manipulation of functionally distinct interneurons in mice, non-human primates and humans. Nat Neurosci (2020). https://doi.org/10.1038/s41593-020-0692-9
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