La centralita sensorial del cerebro tiene complejas conexiones con el autismo

Ilustración de James Lambert

POR SARAH DEWEERDT

Fuente: Autism Spectrum | 07/10/2021

Fotografía: Autism Spectrum

Desde que las diferencias sensoriales pasaron a formar parte de los criterios de diagnóstico del autismo, cada vez más investigadores del autismo se han centrado en el tálamo.

Desde que las diferencias sensoriales pasaron a formar parte de los criterios de diagnóstico del autismo en 2013, un número cada vez mayor de investigadores del autismo se han centrado en el tálamo, la estación de transmisión sensorial con forma de huevo situada en las profundidades del cerebro. Esta oleada de interés ha servido para argumentar que el tálamo es un importante filtro sensorial que puede funcionar de forma diferente en el autismo, ayudando a explicar por qué algunas personas autistas son inusualmente sensibles a los estímulos sensoriales (o a veces se sienten atraídas por ellos).

Pero también ha sugerido que el papel del tálamo en el autismo se extiende más allá del mundo sensorial. Nuevas investigaciones revelan que el tálamo influye en funciones tan diversas como el sueño, la cognición social, la atención y el aprendizaje.

"El tálamo desempeña un papel en muchas funciones cognitivas que están implicadas en el autismo, por lo que es obvio estudiarlo", dice Antonio Hardan, profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento en la Universidad de Stanford (California).

Los estudios sobre el papel del tálamo en el autismo también han ampliado lo que se sabe sobre la estructura de la región, asignando funciones distintas a las subregiones e iluminando cómo colabora con el resto del cerebro. Las conexiones entre el tálamo y los genes y rasgos del autismo "nos llevan a pensar mucho más en lo que hace el tálamo", dice Guoping Feng, profesor de ciencias cerebrales y cognitivas del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge.

Un filtro con fugas

Durante mucho tiempo se pensó que la función del tálamo era transmitir las señales de los ojos, los oídos y otros órganos sensoriales a la corteza cerebral, la capa externa del cerebro, donde se procesa la información. A mediados de la década de 2000, los investigadores establecieron que las señales del tálamo ayudan a determinar cómo partes de la corteza cerebral se sintonizan con ciertos estímulos sensoriales en ratones en desarrollo, subrayando el papel de la estructura en la maduración del cerebro.

"Esto sugirió que el tálamo podría desempeñar algún papel en el desarrollo atípico, en la especialización funcional atípica de la corteza cerebral en el autismo", dice Ralph-Axel Müller, profesor de psicología de la Universidad Estatal de San Diego (California).

Pronto, los científicos documentaron una comunicación atípica entre el tálamo y el córtex en las personas con autismo. En 2006, Müller y su equipo informaron de que los autistas tienen una conectividad funcional inusualmente fuerte -una medida de la sincronización de la actividad de dos regiones cerebrales- entre el tálamo y partes del córtex. Otros estudios han demostrado desde entonces alteraciones en la conectividad entre el tálamo y el córtex en el autismo.

Los investigadores han acumulado numerosas pruebas de que el tálamo contribuye a las respuestas sensoriales inusuales de las personas con autismo. Por ejemplo, cuanto más fuertes son las conexiones entre el tálamo y la corteza auditiva, más sensible a los sonidos tiende a ser una persona autista, informó el equipo de Müller en 2018. Y un estudio de 38 niños, la mitad de los cuales eran autistas, mostró una comunicación inusual entre el tálamo y la corteza cerebral en los niños autistas cuando fueron expuestos a un fuerte ruido de tráfico y a un trozo de tela rasposa frotado en su brazo.

Las alteraciones en la química del cerebro proporcionan más apoyo a un papel central del tálamo en el autismo. El tálamo de las personas con autismo contiene niveles bajos de N-acetil aspartato, un marcador de la integridad neuronal, y muestra otras diferencias químicas con respecto al de los controles, informaron Hardan y sus colegas en 2018. Dos años después, los investigadores informaron de un posible déficit en las concentraciones de ácido gamma-aminobutírico (GABA), una molécula de señalización que amortigua la actividad cerebral, tanto en el tálamo como en la corteza prefrontal en adultos con autismo. Los bajos niveles de GABA en los circuitos neuronales que unen el tálamo y la corteza cerebral también se han asociado a la sensibilidad sensorial en personas con autismo, en las que los estímulos sensoriales típicos se vuelven molestos o abrumadores.

La falta de GABA puede hacer que el tálamo no sólo sea más sensible a los estímulos, sino también menos selectivo en la información que transmite, dice Michael Halassa, profesor de ciencias cerebrales y cognitivas del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Es decir, el tálamo no sólo es una estación de retransmisión, sino también un filtro, responsable de amplificar la información sensorial importante y de excluir la que no lo es. Y un filtro talámico "permeable" puede ayudar a explicar las dificultades que tienen algunos autistas para centrarse en una conversación concreta en una fiesta, por ejemplo, o para sintonizar el sonido de un reloj que hace tictac, dice Halassa.

Esta función de filtrado también ayuda a regular el sueño, en parte al amortiguar las entradas sensoriales cuando las personas están durmiendo. Un tálamo que no filtra los estímulos durante el sueño podría provocar insomnio u otros problemas de sueño, que son frecuentes en los autistas. En apoyo de esta noción, los niños autistas jóvenes con conexiones atípicamente fuertes entre el tálamo y la corteza cerebral también tienden a tener más problemas de sueño que los que tienen conexiones más débiles, según un trabajo publicado por la profesora de investigación asociada Inna Fishman y sus colegas de la Universidad Estatal de San Diego, en California.

Pieza social

La psicóloga Aarti Nair ha investigado la conectividad funcional entre el tálamo y la corteza cerebral en personas con autismo desde que era estudiante de posgrado en el laboratorio de Müller a principios de la década de 2010. Sus estudios sugieren un patrón de sobreconectividad entre el tálamo y las áreas sensoriales del córtex, y una infraconectividad con las áreas implicadas en la cognición social, la memoria y la planificación, como el córtex prefrontal. El trabajo forma parte de un conjunto de pruebas cada vez mayor de que el papel del tálamo en el autismo se extiende a la emoción, la cognición y la regulación del comportamiento social.

Los "hermanos pequeños" -niños que tienen un hermano mayor autista- muestran este patrón de conectividad alterada entre el tálamo y el córtex a la edad de 6 semanas, informaron Nair y sus colegas en septiembre. Los estudios anteriores de Nair y Müller en niños mayores (de 7 a 17 años) relacionan esta conectividad alterada con las dificultades sociales de los autistas, así como con algunos de sus problemas con la función ejecutiva, que incluye el control de los impulsos y la flexibilidad cognitiva necesarios para una interacción social fluida. "Esa parte social es la que realmente sobresale", dice Nair, ahora profesor adjunto de psicología en la Universidad de Loma Linda (California).

Los estudios en modelos de ratón de autismo también apoyan un papel para el tálamo en el comportamiento social. Los investigadores informaron en 2017 que la actividad en un circuito que vincula la corteza prefrontal y una parte del tálamo llamada tálamo mediodorsal es más débil de lo normal en tres modelos de ratón de autismo y se asocia con cambios en el comportamiento social en uno de los modelos de ratón (el comportamiento social no se ha probado en los otros dos). Pero, sorprendentemente, la inhibición del circuito -en lugar de aumentar su actividad- alivia estos problemas sociales.

"Me hizo pensar: 'Caramba, tal vez estos cambios que estoy viendo a nivel del córtex son realmente cambios compensatorios'", dice Audrey Brumback, profesora adjunta de neurología y pediatría en la Universidad de Texas en Austin. En otras palabras, las alteraciones de la función cortical pueden estar compensando una actividad atípica en una zona más profunda del cerebro. Esta idea también sugiere una nueva estrategia terapéutica: Quizá en algunos casos, "no es que queramos revertir las cosas que hace el cerebro. En realidad, podríamos querer potenciar esas cosas", afirma.

Desde entonces, Brumback ha identificado algunas de las neuronas específicas implicadas en estos efectos. Ella y sus colegas descubrieron una actividad reducida en un conjunto de neuronas que envían señales desde el tálamo a la corteza prefrontal en uno de los modelos de ratón con autismo. En otros experimentos con ratones de tipo salvaje, los investigadores demostraron que la activación de estas mismas neuronas que unen el tálamo mediodorsal y el córtex prefrontal medial hace que los animales sean menos sociales; pasan menos tiempo investigando a otros ratones. En conjunto, estos resultados sugieren que la entrada del tálamo es necesaria para que el córtex prefrontal regule el comportamiento social.

Otros investigadores especulan que las conversaciones del tálamo con el córtex prefrontal también pueden ser la base de los intereses restringidos y los comportamientos repetitivos en el autismo. Un tálamo que funciona mal puede ser incapaz de ayudar a frenar el impulso de repetir un comportamiento o de fijarse en algo cuando es el momento de seguir adelante, dice Hardan. Está investigando esta hipótesis buscando asociaciones entre los comportamientos repetitivos y las alteraciones de la química cerebral en el tálamo y otras áreas del cerebro.

Divide y vencerás

Brumback y otros trabajan también en la comprensión de la anatomía del tálamo, que se compone de muchas subunidades o núcleos. Cada núcleo tiene conexiones con partes específicas del cerebro, y probablemente funciones distintas que pueden afectar a rasgos particulares del autismo. "Se trata de una estructura relativamente pequeña pero increíblemente compleja en su organización funcional", afirma Müller.

El trabajo de Brumback apunta a un papel del tálamo mediodorsal en el comportamiento social, mientras que otros núcleos parecen gobernar aspectos del aprendizaje, la atención y otras funciones cognitivas. En un estudio de 2016, Feng, Halassa y sus colegas demostraron que los ratones que carecen del gen PTCHD1, vinculado al autismo, en el núcleo reticular talámico son hiperactivos y faltos de atención, lo que insinúa que esta subregión puede desempeñar un papel en la atención. Anular el PTCHD1 en otro núcleo, el tálamo anterodorsal, provoca problemas de aprendizaje y memoria en los ratones, según informaron Feng y sus colegas en agosto. La alteración de otros genes del autismo en el tálamo anterodorsal produce resultados similares, lo que apunta a una función cognitiva de esta parte de la estructura.

En ambos experimentos, el equipo identificó fármacos que podían revertir los problemas de atención o memoria en los ratones. En última instancia, una comprensión más precisa de las funciones de los núcleos talámicos podría ayudar a los investigadores a tratar dificultades específicas de los autistas, dicen los investigadores. Un fármaco dirigido a las neuronas del núcleo reticular talámico podría tratar los problemas de concentración, por ejemplo, o la estimulación cerebral profunda podría modular la actividad del tálamo mediodorsal para potenciar las habilidades sociales.

La lista de posibles estrategias es larga, dadas las numerosas funciones del tálamo y sus conexiones con casi todas las partes del cerebro. "Estuve pensando: ¿Hay algo que el tálamo no haga, en lo que no esté involucrado?" dice Brumback. "Y no se me ocurría nada".

Cite el artículo: https://doi.org/10.53053/HNKB4296

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