El desequilibrio de señales cerebrales y los rasgos del autismo

Cerebro masculino: los hombres autistas muestran un mayor desequilibrio de señales en el cerebro, particularmente en la corteza prefrontal media (arriba), que los hombres típicos o las mujeres autistas o típicas.

POR PETER HESS

Fuente: Spectrum / 17/09/2020

Fotografía: Spectrum

Los hombres autistas muestran un mayor desequilibrio entre las señales excitatorias e inhibidoras en la corteza prefrontal media que las mujeres autistas, según un nuevo estudio (1). La diferencia de sexo en esta área del cerebro, que está involucrada en el comportamiento social y la cognición, podría ayudar a explicar por qué las mujeres autistas parecen camuflar su autismo más a menudo que los hombres autistas, dicen los investigadores.

El trabajo se basa en la teoría del desequilibrio de señales del autismo, que propone que el autismo es el resultado de demasiada excitación o poca inhibición en el cerebro. Los investigadores han sido presionados para medir directamente este desequilibrio, también conocido como la relación E:I.

Algunos estudios se han basado en pinzas de parche, dispositivos que miden la actividad eléctrica célula por célula en cortes de cerebro o en animales sedados y que son demasiado invasivos para ser usados en personas (2). Otros estudios han inferido la relación E:I a partir de los patrones de actividad neuronal de los escáneres cerebrales, basándose en una medida llamada pendiente 1/f, que mide cuán "ruidosa" o aleatoria es una señal (3).

Una medida relacionada llamada el exponente de Hurst (H) informa los nuevos resultados. Cuanto mayor es el H, menos ruidosas son las señales del cerebro y más típico es el equilibrio entre la inhibición y la excitación.

En 2010, los miembros del mismo equipo de investigación informaron que la H era significativamente menor en los cerebros de los hombres autistas que en los hombres neurotípicos (4). Para el nuevo estudio, querían averiguar si lo mismo se aplica a las mujeres. Utilizaron escáneres cerebrales del estudio anterior, recogidos mediante una técnica llamada resonancia magnética funcional (fMRI).

"Pensamos que tal vez una métrica como la H podría ayudarnos a darnos esa ventana a los mecanismos E:I", dice el co-investigador principal Michael Lombardo, investigador principal de los trastornos del desarrollo neurológico en el Istituto Italiano di Tecnologia de Génova, Italia. "Era una buena oportunidad para probar esa pregunta con datos de imágenes, pero tuvimos que hacer mucho trabajo de campo para llegar a ese punto."

Medir el desequilibrio

Ese trabajo de base comenzó con modelos computacionales, que el equipo de Lombardo usó para predecir cómo los cambios en la relación E:I afectarían a la pendiente 1/f y al H en las mediciones de fMRI. Los modelos predijeron que a medida que la excitación aumentaba, las señales cerebrales se hacían más ruidosas, la pendiente de 1/f se aplanaba y el valor de H disminuía.

Luego probaron esta predicción en ratones diseñados para que sus neuronas excitadoras produzcan proteínas "diseñadoras"; inyectando a los ratones con una droga experimental que se une específicamente a estas proteínas aumenta la excitación en sus cerebros. Eso se siguió con una pendiente más plana de 1/f y una H más baja, según las mediciones de la fMRI.

Confiados en que estas medidas reflejaban la relación E:I, los investigadores examinaron los escáneres cerebrales de 34 hombres autistas, 33 hombres típicos, 34 mujeres autistas y 34 mujeres típicas, todos de 18 a 49 años de edad. El valor de H fue más bajo en la corteza prefrontal media de los hombres autistas que en la de sus pares típicos, lo que indica un mayor desequilibrio E:I. En cambio, el valor de H no difería entre las mujeres autistas y las típicas.

Para tratar de entender cómo podría surgir este desequilibrio, compararon una lista de genes de autismo conocidos con una lista de genes cuya expresión cambia en las células tratadas con una hormona sexual masculina, según estudios previos (5). Encontraron que los genes controlados por las hormonas sexuales se superponen significativamente con los genes vinculados al autismo que son importantes para las neuronas excitadoras.

Estos genes superpuestos se expresan con fuerza en la corteza prefrontal, según los datos de un atlas de expresión genética en el cerebro adulto. En conjunto, esto sugiere que la corteza prefrontal media tiene más probabilidades de ser excesivamente excitable en los hombres autistas que en los hombres típicos o en cualquier mujer. Los resultados se publicaron en agosto en eLife.

La combinación de modelos de computadora, modelos de ratón, datos de imágenes humanas y análisis de expresión génica es "una verdadera fortaleza de este trabajo", dice Audrey Brumback, profesora adjunta de neurología y pediatría de la Universidad de Texas en Austin, que no participó en el estudio. "Realmente están abordando esta cuestión del desequilibrio E:I desde diferentes ángulos que son todos complementarios."

Camuflando el biomarcador

Trabajos anteriores de este equipo mostraron que las mujeres autistas que se camuflan -comportamientos que hacen que sus rasgos autistas sean menos aparentes para los demás- tienen una actividad en su corteza prefrontal ventromedial que se asemeja mucho a la de las mujeres típicas.

Los resultados del nuevo estudio apoyan esta idea: Valores H más altos en esta misma región, que reflejan un equilibrio E:I más típico, fuertemente rastreado con una mayor capacidad entre las mujeres autistas para enmascarar las dificultades de comunicación social. Esta relación no apareció en los hombres autistas.

No está claro si la relación E:I más típica permite a las mujeres autistas camuflarse o refleja un cerebro afinado por toda una vida de camuflaje.

"Si estás flexionando más ese músculo, ese es el que se va a fortalecer", dice Brumback.

Otras investigaciones han sugerido que el desequilibrio E:I no es una causa fundamental del autismo, sino más bien el resultado de otra causa aún desconocida.

Sin embargo, el desequilibrio E:I podría ser plausiblemente un biomarcador del autismo - uno que podría resultar útil para evaluar los medicamentos o terapias, y para estratificar a las personas por sus firmas neurales con el fin de dirigirse a esas terapias, dice Dan Feldman, profesor de neurobiología en la Universidad de California, Berkeley, quien no estuvo involucrado en el estudio.

"El autismo es algo tan diverso", dice, "que puede ser útil tener medidas fisiológicas que ayuden a agrupar o subdividir o clasificar los tipos de autismo".

REFERENCIAS

1. Trakoshis S. et al. eLife 9, Epub ahead of print (2020) PubMed.

2. Monier C. et al. J. Neurosci. Methods 169, 323-365 (2008) PubMed.

3. Gao R. y otros. Neuroimage 158, 70-78 (2017) PubMed.

4. Lai M.C. et al. Biol. Psiquiatría 68, 1092-1099 (2010) PubMed.

5. Quartier A. et al. Biol. Psiquiatría 84, 239-252 (2018) PubMed.

TAGS: autismo, biomarcadores, red por defecto, señalización excitatoria, fMRI, género, señalización inhibitoria, circuitos neurales, corteza prefrontal, sexo, desequilibrio de señalización

https://www.spectrumnews.org/news/brain-signal-imbalance-tracks-with-sex-and-with-camouflaging-autism-traits/