Comprender la heterogeneidad del cerebro de las personas con trastorno del espectro autista (TEA) podría ser fundamental para mejorar su calidad de vida, ya que posibilitaría diagnósticos específicos e intervenciones conductuales más dirigidas.

Ahora, investigadores del Boston College, Estados Unidos. han usado el machine learning (aprendizaje automático) para un análisis detallado de imágenes cerebrales de personas con autismo y han desvelado que las diferencias de comportamiento entre las personas con este trastorno están relacionadas con las variaciones en la estructura del cerebro. Los resultados del estudio se han publicado en la revista Science.

El equipo utilizó esta técnica de inteligencia artificial (IA) para estudiar los datos de las imágenes de resonancia magnética de más de 1 000 individuos con TEA y comparó esas imágenes con las que ofrecían las simulaciones computacionales sobre el aspecto que tendrían los cerebros si no tuvieran este trastorno.

Según explica a SINC Aidas Aglinskas, neurocientífico de la institución estadounidense y coautor del trabajo, “las variaciones estudiadas son diferencias en la neuroanatomía que indican un desarrollo alterado en determinadas regiones del cerebro”.

Áreas cerebrales expandidas y comprimidas

“En este estudio —prosigue— hemos investigado los cambios volumétricos asociados al trastorno del espectro autista, identificando las áreas cerebrales que están expandidas o comprimidas en comparación con lo que se esperaría si esa persona no lo tuviera”.

El experto indica que observaron que los cerebros de los individuos con autismo “difieren entre sí en muchas regiones cerebrales, incluidas las asociadas a los síntomas conocidos del TEA, como las implicadas en la cognición social, el lenguaje y las cortezas motoras”

También señala que el hecho de que distintas personas con TEA “puedan tener afectadas diferentes regiones podría ayudar a explicar las grandes diferencias individuales en los síntomas: los afectados por este trastorno suelen presentar diferentes síntomas de distinta gravedad”, subraya.

El autismo difiere, tanto en síntomas como en neuroanatomía, de un individuo a otro. Investigaciones previas ya habían planteado la hipótesis de que podría no haber un único conjunto de correlaciones neuroanatómicas comunes a todos los individuos con TEA.

“Confirmar estas propuestas ha sido difícil porque identificar las alteraciones neuronales específicas del TEA es una tarea complicada”, afirma Aglinskas. “Los cerebros son diferentes debido a muchos factores, incluida la variación genética no debida a este trastorno, que es difícil de controlar en un estudio de investigación”.

El equipo superó esa barrera empleando el machine learning para identificar patrones de variabilidad neuronal que son específicos del TEA, lo que permitió identificar las vías neuronales específicamente afectadas, dice Aglinskas, quien realizó la investigación con los profesores adjuntos de neurociencia del Boston College Joshua Hartshorne y Stefano Anzellotti.

Variaciones neuroanatómicas escondidas
“Las diferencias relacionadas con el TEA en la anatomía del cerebro pueden ‘esconderse’ entre las diferencias que no están relacionadas con este trastorno”, apunta Aglinskas. “Como consecuencia, ha sido difícil identificar las variaciones en la anatomía del cerebro que están relacionadas con los distintos síntomas. Por eso, usamos la IA para separar las diferencias relacionadas con el trastorno de las que no lo estaban”.

Los investigadores utilizaron patrones detectados por ordenador para crear una simulación de cómo sería el cerebro de cada individuo con TEA si no lo tuviera

Con los datos de resonancia magnética de 1.103 participantes, los autores usaron un método de análisis que recuerda al deepfake, donde se trabaja con vídeos, fotografías y otras imágenes simuladas, aparentemente reales, difíciles de detectar, creadas con los datos visuales de los participantes en el estudio.

En este caso, los investigadores utilizaron patrones detectados por ordenador para generar una simulación de cómo sería el cerebro de cada individuo con TEA si no lo tuviera. Esto fue posible gracias a técnicas de machine learning, que separan las diferencias individuales en la anatomía del cerebro en las características específicas del TEA y las no relacionadas.

“Nos sorprendió descubrir que, a pesar de observar una gran variación en la anatomía del cerebro entre los individuos con autismo a través de múltiples dimensiones, los sujetos no se agrupaban en subtipos distintos y categóricos como se pensaba anteriormente”, señala Aglinskas.

“Con respecto a la anatomía cerebral, las diferencias individuales dentro del TEA podrían ser mejor captadas por las dimensiones continuas que por los subtipos categóricos, según el coautor, “pero es importante destacar que esto no descarta la posibilidad de que se puedan encontrar subtipos categóricos con otros tipos de mediciones cerebrales, como las imágenes funcionales”.

De cara al futuro, los autores indican la necesidad de comprender con más detalle como estas diferencias neuroanatómicas afectan al comportamiento. Anzellotti destaca que planean utilizar las herramientas de IA para buscar, más allá de la estructura del cerebro, formas de entender mejor los diagnósticos de TEA y el comportamiento de los individuos afectados.

Diferencias individuales dentro del TEA

“Dos cerebros pueden tener una forma muy similar y aun así funcionar de forma diferente”, comenta Anzellotti. “Hay una serie de otros aspectos del cerebro que tendremos que observar para obtener una imagen completa. En este momento, nos centramos en la conectividad funcional, una medida de cómo está ‘conectado’ el cerebro”.

El objetivo de este trabajo es poder utilizar los datos de las imágenes cerebrales para ayudar a desarrollar enfoques sanitarios personalizados de las personas con autismo

Una gran pregunta es si eso nos mostrará algo nuevo sobre las diferencias individuales dentro del TEA. El objetivo de este trabajo es poder utilizar los datos de las imágenes cerebrales para ayudar a desarrollar enfoques sanitarios personalizados para las personas con autismo, subrayan los autores.

Aidas Aglinskas destaca que las herramientas de aprendizaje automático, que permiten encontrar patrones sutiles en grandes conjuntos de datos como los que proporciona la neuroimagen, “pudimos desentrañar las diferencias neuroanatómicas a nivel individual específicas del TEA; y observamos que estas diferencias en la estructura estaban relacionadas con los síntomas del este trastorno, lo que nos acerca a enfoques de medicina de precisión en estos casos”.

El poder de la neuroimagen y los datos

Por su parte, el investigador español Santiago Canals, del Instituto de Neurociencias (CSIC- UMH), que no ha participado en el estudio, comenta que “para los que todavía tengan dudas, este estudio muestra la potencia de la neuroimagen para avanzar en el conocimiento del cerebro, cuando se aplican las técnicas adecuadas de forma correcta”.

Canals añade que el trabajo “también destaca el extraordinario valor de los repositorios de datos de grandes dimensiones y su uso abierto para la ciencia”.

En esta investigación, que ha empleado un grupo de sujetos control y otro con trastorno del espectro autista —unos 1 000 en total—, los autores “han sido capaces de entresacar la variabilidad individual asociada con el autismo, de otras fuentes de variabilidad irrelevante, incluido el tipo de escáner en el que se adquieren los datos de imagen. Más allá del avance específico sobre nuestro conocimiento de la estructura del espectro autista, el estudio ofrece una interesante estrategia de análisis con aplicaciones generales”, concluye.

junio 09/2022 (SINC)

Referencia:

Aglinskas, A., Hartshorne, J. K., & Anzellotti, S. (2022). Contrastive machine learning reveals the structure of neuroanatomical variation within autism. Science, 376(6597), 1070-1074.

Desde hace años la ciencia estudia qué factores ambientales –como las infecciones víricas– durante el desarrollo prenatal temprano pueden ser un factor de riesgo para desórdenes como los trastornos del espectro autista (TEA) o la esquizofrenia. Sin embargo, se sabe poco sobre su impacto después del nacimiento.

Para ayudar a llenar este vacío, el equipo del malagueño Manuel F. López Aranda quiso comprender la influencia de estos contagios víricos graves después de nacer en la incidencia de trastornos neuropsiquiátricos en el futuro. La investigación comenzó con una serie de experimentos en ratones.

Primero, analizaron los efectos de la activación inmunitaria en las primeras etapas de la vida en ratones bebés que tenían una sola copia del gen que codifica el complejo de esclerosis tuberosa (Tsc2), asociado con los TEA en seres humanos.

El equipo de Manuel López Aranda ha determinado cuáles son los mecanismos involucrados en el desarrollo de los rasgos autistas y ha conseguido prevenir y revertirlos en ratones

Desde su laboratorio en el departamento de Neurobiología de la Universidad de California, (Estados Unidos), inyectaron a estos roedores y a sus compañeros de camada suero salino o ácido polinosínico–ácido policidílico, un compuesto sintético que provoca una respuesta inmunitaria que imita la infección viral.

Cuando los ratones se hicieron adultos, los científicos descubrieron que los machos (pero no las hembras) que carecían de una copia de Tsc2 –y a los que se les inyectó el compuesto sintético cuando eran recién nacidos– mostraban déficits de memoria social, sin mostrar preferencia por un ratón conocido frente a otro que nunca habían visto. Es decir, se manifestaba un comportamiento similar al de los TEA, según los autores.

“Nuestro trabajo es el primero que determina las bases moleculares y el mecanismo responsable de la interacción entre mutaciones que hacen vulnerable frente al autismo y factores ambientales como las infecciones”, explica a SINC López Aranda.

“Hemos demostrado que la activación del sistema inmunitario (al simular estas infecciones) en ratones con esclerosis tuberosa provoca rasgos autistas, básicamente problemas de memoria social y de comunicación”, añade. “Hemos determinado cuáles son los mecanismos involucrados en el desarrollo de dichos rasgos y de prevenir y restablecerlos en nuestros ratones”.

Punto de partida para revertir el autismo

La buena noticia es que los resultados con ratones han sido confirmados con datos humanos. Los expertos analizaron el historial clínico de casi 3,6 millones de niños y descubrieron que la población masculina diagnosticada con TEA (18 232 individuos) mostraba una mayor prevalencia de infecciones que requerían hospitalización entre los 1,5 y 4 años, en comparación con la población control.

“Este trabajo supone un paso de gigante y abre una puerta para actuar sobre los elementos descubiertos, responsables de los rasgos autistas. Especialmente porque en ratones lo hemos hecho y hemos sido capaces de restablecer todos”, insiste López Aranda.

“Nuestro artículo supone un punto de partida inmejorable para comprobar si se puede revertir el autismo en niños.  Especialmente, porque nuestros estudios han determinado las moléculas y el tipo celular responsable de esos rasgos autistas”, continúa. “Además, uno de los compuestos que hemos usado para restablecer los rasgos autistas (la rapamicina) ya está aprobado para uso humano”.

Más datos sobre los TEA

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), aproximadamente uno de cada 160 niños tiene TEA.

Los trastornos del espectro autista son un grupo de afecciones diversas. Sus características pueden detectarse en la primera infancia aunque, con frecuencia, no se diagnostica hasta mucho más tarde.

Las capacidades y necesidades de las personas con autismo varían y pueden evolucionar con el tiempo. Aunque algunas pueden vivir de manera independiente, hay otras con discapacidades graves que necesitan constante atención y apoyo durante toda su vida.

Las intervenciones psicosociales basadas en evidencias pueden mejorar las aptitudes sociales y la comunicación, y tener un impacto positivo en su bienestar y calidad de vida y en la de sus cuidadores.

octubre 03/2021 (SINC)

Referencia:

López. Arand M.F. et al: Postnatal immune activation causes social deficits in a mouse model of tuberous sclerosis: Role of microglia and clinical implications. Science Advances DOI 10.1126/sciadv.abf2073 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abf2073

Un equipo de científicos analizó los datos de expresión de genes sanguíneos de 302 niños de uno a cuatro años con y sin diagnóstico de TEA. Descubrieron una red genética crítica que está interrumpida en quienes presenta este trastorno, señalando que la red genética alterada está relacionada con el desarrollo del cerebro fetal y también está desregulada en modelos celulares del TEA.

Los hallazgos, publicados en la revista Nature Neuroscience, sugieren que los factores genéticos que influyen en el desarrollo del cerebro durante el embarazo son una causa principal del TEA.

La genética de los TEA es extremadamente heterogénea, explica el coautor principal, Nathan E. Lewis, profesor asociado de Pediatría y Bioingeniería.. Cientos de genes han sido implicados, pero los mecanismos subyacentes siguen siendo complejos. Estos hallazgos identifican cómo la genética de los TEA desregula una red central que influye en el desarrollo del cerebro en el feto y en los primeros años de vida y, en consecuencia, la gravedad de los síntomas del TEA posteriores.

Los hallazgos podrían formar la base para el diagnóstico temprano y la predicción de la gravedad de los síntomas del TEA, escriben los autores. Se sabe que la intervención temprana mejora la calidad de vida de las personas con TEA al mejorar los síntomas, como las deficiencias cognitivas y de aprendizaje.

Sin embargo, las metodologías de diagnóstico actuales dependen en gran medida de la identificación clínica de síntomas conductuales reveladores, como expresiones faciales anormales, habilidades de comunicación limitadas e interacciones sociales inapropiadas, todo lo cual puede ser inestable a edades tempranas, lo que dificulta el diagnóstico y los resultados previstos. Actualmente no existen marcadores fiables, prácticos y objetivos de pronóstico.

Existe una necesidad urgente de pruebas sólidas que puedan identificar el trastorno y su gravedad esperada a edades muy tempranas para que el tratamiento pueda comenzar temprano, permitiendo un mejor resultado para cada niño, señala el coautor principal Eric Courchesne, profesor de neurociencia y codirector del Centro de Excelencia de Autismo de UC San Diego.

Por su parte, el primer autor, Vahid H. Gazestani, apunta que los datos de la expresión del gen sanguíneo de los niños, combinados con modelos neuronales, revelaron una desregulación de una red genética común que contiene vías de señalización clave con funciones en el desarrollo del cerebro fetal.

Descubrimos que muchos de los genes de riesgo de TEA conocidos regulan esta red central y, por lo tanto, sus mutaciones pueden interrumpir esta red vital para el desarrollo, añade.

Los científicos descubrieron que cuanto peor es la desregulación de la red, más severos son los síntomas experimentados más tarde por los niños afectados. Aunque los autores advierten de que los hallazgos deben ser replicados en estudios más amplios, aseguran que los datos son consistentes con estudios previos realizados por los laboratorios Courchesne y Lewis y otros grupos, que han demostrado el poder diagnóstico y pronóstico de la expresión de genes sanguíneos para el TEA.

Cada vez más, la evidencia indica que el TEA es un trastorno progresivo que, en la etapa prenatal y postnatal temprana, implica una cascada de cambios moleculares y celulares, como los que resultan de la desregulación de las vías y redes de señalización, apunta Courchesne.

Nuestra evidencia sugiere que las señales anormales de genes de riesgo de TEA conocidos pueden canalizarse a través de esta importante red de genes –agrega Gazestani, y que, a su vez, envía señales que alteran la formación del cerebro fetal y postnatal y los patrones de cableado’.

Los investigadores esperan crear un marco en el que los médicos y demás profesionales sanitarios puedan diagnosticar, clasificar y estratificar de manera sistemática a los pacientes con TEA a edades mucho más tempranas, basándose en marcadores genéticos o moleculares, lo que agiliza el tratamiento.

El estudio muestra que a través de análisis de la expresión génica de muestras de sangre ordinarias, es posible estudiar aspectos de los orígenes moleculares fetales del TEA, descubrir el impacto funcional de cientos de genes de riesgo que se han descubierto a lo largo de los años y desarrollar pruebas clínicas de diagnóstico y pronóstico de gravedad, concluye Lewis.

octubre 02/2019(Europa Press) -Tomado del Boletín temático en Medicina. Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

La diferencia fue lo suficientemente pronunciada como para que los investigadores pudieran acertar quién tenía o no un trastorno del espectro autista en un 80  % de los casos.

Los investigadores compararon a 18 niños con trastornos del espectro autista   y 18 niños con un desarrollo normal.

Todos los niños se expusieron a olores agradables y desagradables mientras veían dibujos animados: diez veces a olores agradables, como los aromas de una rosa o de champú, y diez veces a olores desagradables, como el de la leche agria o el pescado podrido. Luego se midió la ‘respuesta olfativa’ de cada niño: cómo olían, durante cuánto tiempo, su tasa más alta de inspiración y su tasa media de inspiración.

Los niños sin TEA cambiaron el modo en que apreciaban los malos olores en 0, 3  s. Realizaron muy rápidamente unos olisqueos más pequeños de los malos olores y unos olisqueos más grandes de los buenos. Los niños con  trastornos del espectro autista, en cambio, siguieron olisqueando sin cambio alguno.

Usando solamente las respuestas de los niños a los malos olores, los investigadores pudieron identificar a 17 de los 18 niños que se desarrollaban con normalidad  y a 12 de los 18 niños con trastornos del espectro autista.

Otro hallazgo fue que los niños que ajustaron su olfato en menor medida cuando olieron el pescado podrido o la leche agria también eran los que tenían los síntomas más graves de autismo, sobre todo con respecto a las dificultades sociales

agosto 03/ 2015 (HealthDay)

]]> https://boletinaldia.sld.cu/aldia/2015/08/04/los-ninos-con-autismo-reaccionan-de-forma-distinta-a-los-olores/feed/ 0 https://boletinaldia.sld.cu/aldia/2015/07/13/la-edad-de-los-padres-podria-ser-un-factor-de-riesgo-de-trastornos-del-espectro-autista-de-un-nino/ https://boletinaldia.sld.cu/aldia/2015/07/13/la-edad-de-los-padres-podria-ser-un-factor-de-riesgo-de-trastornos-del-espectro-autista-de-un-nino/#comments Mon, 13 Jul 2015 06:03:55 +0000 http://boletinaldia.sld.cu/aldia/?p=43283 La edad de los padres podría ser un factor de riesgo de autismo en un niño. Investigaciones anteriores habían comunicado un mayor riesgo de autismo entre los hijos de padres mayores, pero un nuevo estudio sugiere que los hijos de padres adolescentes y de padres con una gran diferencia de edad tienen mayores probabilidades de contraer un trastorno del espectro autista (TEA)

El estudio se encuentra publicado en Molecular Psychiatry

Los investigadores compararon a 30 mil 902 niños con trastornos del espectro autista con 5 millones 766 mil 795 niños sin trastornos del espectro autista , nacidos entre 1985 y 2004, de cinco países: Australia, Dinamarca, Israel, Noruega y Suecia. De forma similar a hallazgos anteriores, el estudio encontró que el riesgo de tener un hijo con trastornos del espectro autista era un 66 % más alto en un padre mayor de 50 años y un 28 % más elevado en un padre de 40-49 años, en comparación con padres de 20-29 años.

Los hijos de las mujeres de 40-49 años eran un 15 % más propensos a sufrir trastornos del espectro autista , y los hijos de las madres adolescentes, un 18 % más propensos, en comparación con los hijos nacidos de madres de 20-29 años.

El riesgo de autismo aumentó más si ambos progenitores eran mayores de 40 años. El riesgo subió incluso más si las edades de los padres diferían en al menos 10 años. El riesgo por la diferencia de edad apareció sobre todo en los hombres de 35-44 años con una pareja más de 10 años más joven, y entre las madres de 30-39 años con una pareja al menos 10 años más joven.

Se ha sugerido que las mutaciones genéticas del esperma que envejece podrían relacionarse con el desarrollo de trastornos del espectro autista , pero probablemente no sea el único mecanismo que explique la relación entre la edad de los padres y los trastornos del espectro autista

julio 12 / 2015 (HealthDay)

Fuente: Sandin S, Schendel D, Magnusson P, Hultman C, Surén P, Susser E, et al: .Autism risk associated with parental age and with increasing difference in age between the parents.

Molecular Psychiatry , June 2015; doi: 10.1038/mp.2015.70