Los ratones revelan las raíces de los problemas sensoriales vinculados al gen superior del autismo

POR PETER HESS

Fuente: Spectrum / 23/11/2020

Video: Spectrum

Los ratones con mutaciones en el gen vinculado al autismo SYNGAP1 tienen problemas para sentir el tacto, lo que puede deberse en parte, a las alteraciones de los circuitos cerebrales y a la falta de atención. Los hallazgos podrían ayudar a explicar el alto umbral de dolor y otros problemas de procesamiento sensorial observados en personas con mutaciones en el gen.

Los investigadores presentaron el trabajo inédito el martes y jueves pasado en la Conferencia Científica Internacional SYNGAP1 de 2020, que tuvo lugar prácticamente a causa de la pandemia de coronavirus.

La proteína SYNGAP1 se encuentra principalmente en las sinapsis, las conexiones entre las neuronas, donde ayuda a las células cerebrales a transmitir señales químicas. Las personas que tienen una copia mutada de SYNGAP1 suelen tener autismo, así como discapacidad intelectual, epilepsia y problemas de marcha.

Las mutaciones en el gen obstaculizan la capacidad de las neuronas que procesan el tacto para transmitir señales, según un estudio de 2018. De las 48 personas con mutaciones en el SYNGAP1 en ese estudio, 45 mostraron deficiencias en el procesamiento sensorial y 17 tenían problemas de procesamiento sensorial relacionados con el tacto.

El nuevo trabajo en ratones sugiere que las mutaciones alteran el procesamiento sensorial al amortiguar la actividad en la corteza somatosensorial y disminuir el nivel de alerta o excitación de un animal.

"Si este sistema de excitación se rompe, resultará en un montón de comportamientos inadaptados", dice uno de los investigadores principales, Gavin Rumbaugh, profesor de neurociencia en Scripps Research en Júpiter, Florida. "Mi sospecha es que muchos modelos animales para muchos genes de autismo van a tener la misma respuesta de excitación brusca".

Se lo llevaron

Los ratones usan sus bigotes para explorar su entorno, de la misma manera que la gente puede sentir sus manos para navegar en la oscuridad. Este proceso, llamado "detección activa", involucra regiones sensoriales y motoras del cerebro.

En un estudio, los investigadores monitorearon la actividad de las neuronas en la corteza somatosensorial, que recibe y procesa la información sensorial, mientras los ratones recibían ligeros toques en sus bigotes.

Los ratones que no tenían una copia de SYNGAP1 mostraron una actividad cerebral significativamente más débil en respuesta a los toques que los ratones de control, lo cual fue sorprendente porque se sabe que las neuronas de otras regiones cerebrales de los ratones mutantes son hiperactivas, dice Thomas Vaissière, científico del personal de Scripps Research, quien presentó los hallazgos.

Él y sus colegas utilizaron un virus para rastrear las conexiones entre la corteza motora de los ratones - que es responsable de los movimientos - y la corteza somatosensorial. Los ratones mutantes de SYNGAP1 tenían conexiones significativamente más fuertes en este circuito, lo que podría potencialmente compensar la actividad neuronal más débil, dice Vaissière.

En un experimento que evaluó tanto la actividad motora como la sensorial de los animales, Vaissière y sus colegas grabaron videos de ratones mientras exploraban un objeto con sus bigotes. Los ratones mutantes golpearon el objeto con sus bigotes - un comportamiento llamado "batimiento" - menos intensamente y por períodos más cortos de tiempo que los ratones de tipo salvaje. Los golpes con el bigote también provocaron una actividad más débil en la corteza somatosensorial.

Otro experimento mostró que los ratones que no tenían una copia de SYNGAP1 no podían distinguir entre dos objetos con texturas diferentes por medio del bigoteo, mientras que los ratones salvajes sí podían.

Los resultados sugieren que las mutaciones de SYNGAP1 cambian la forma en que las regiones motoras y sensoriales del cerebro se comunican entre sí, dicen los investigadores, lo que interrumpe la detección activa.

Estados de excitación

En un estudio separado, Rumbaugh y sus colegas monitorearon el tamaño de las pupilas - un indicador del nivel de excitación de un ratón - en múltiples situaciones. En un experimento, por ejemplo, entrenaron a los ratones para que lamieran un sensor en respuesta al toque de un bigote, recibiendo un pequeño sorbo de agua como recompensa.

Los ratones con una copia mutada de SYNGAP1 tuvieron más problemas para aprender la tarea que los ratones de tipo salvaje, y sus pupilas se expandieron menos que las de los controles cuando recibieron su recompensa. Los ratones mostraron una falta similar de dilatación de las pupilas en respuesta a una descarga eléctrica en el pie, lo que sugiere que las mutaciones de SYNGAP1 conducen a una respuesta de excitación apagada.

Una respuesta de excitación disminuida puede contribuir a problemas de procesamiento sensorial en animales y personas con copias mutadas de SYNGAP1, dice Sheldon Michaelson, un investigador postdoctoral del laboratorio de Rumbaugh que presentó los hallazgos.

Los niveles de excitación afectan a la capacidad de procesamiento sensorial: Estar hiper-alerta o hipo-alerta resulta en un pobre procesamiento sensorial, dice. Un sistema de excitación interrumpido también podría obstaculizar la capacidad de aprender que un estímulo doloroso, como tocar una estufa caliente, es indeseable. Los niños con mutaciones en el SYNGAP1 a menudo se involucran en conductas que pueden lastimarlos, de acuerdo con informes anecdóticos de los padres.

El registro de la dilatación de la pupila en personas con mutaciones SYNGAP1 podría revelar si ellos también tienen esta respuesta de excitación apagada, dice Michaelson.

TAGS: SYNGAP1 2020, autismo, modelos de ratón, circuitos neurales, pupilometría, variantes raras, percepción sensorial

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