El autismo puede deberse a un crecimiento neuronal excesivo

Un aumento desordenado del crecimiento neuronal unido a una poda de neuronas menor de lo normal pueden estar detrás de las causas del autismo.

Desarrollo del sistema nervioso

El modo en que unos pocos genes genera un organismo entero es del todo sorprendente y tiene a los genetistas en la búsqueda de los factores que llevan esta misteriosa complejidad. En el caso del sistema nervioso el asunto es aún más fascinante.

Durante los primeros días del embrión se forma el tubo neural que dará lugar a la médula espinal y al encéfalo.

Según la posición en el tubo neural, los genes de transcripción y diversas sustancias químicas, se van formando distintas poblaciones de células, primero precursoras de neuronas y luego neuronas.

Un extremo del tubo neural se va engrosando en lo que más tarde será el encéfalo y sus distintos componentes. Con el tiempo, las neuronas se van diferenciando hasta desarrollar su propia identidad que incluye la forma, los neurotransmisores con los que trabaja y su posición física en el conjunto. Agentes químicos señalizadores junto con interacciones célula a célula intervienen en este proceso de diferenciación.

Con posterioridad, las neuronas migran desde su lugar de nacimiento hasta su posición definitiva, a veces varios milímetros. El proceso de migración es desde dentro hacia afuera, siendo las neuronas más superficiales en el cerebro las más jóvenes creadas.

Después de generarse las neuronas y migrar a su emplazamiento definitivo, estas deben de conectarse con sus neuronas diana con las que hacer sinapsis. Para ello, el axón debe de crecer hasta llegar a su zona de destino. Después debe de hacer sinapsis con las neuronas adecuadas. Para ello el axón tiene un cono de crecimiento en su punta que va siendo guiado por distintas señales hasta su objetivo (en ocasiones el axón crece a lo largo de una enorme distancia, de un hemisferio a otro o de la médula espinal a los dedos del pie).

Una vez en la región adecuada, el axón debe de elegir sobre qué neuronas debe de establecer sinapsis lo que de nuevo está determinado por señaladores moleculares en el entorno. Sin embargo, esto no está totalmente determinado por los genes y se realizan sinapsis que no sobrevivirán. La neurona postsináptica envía señales hacia atrás, al axón presináptico, que hacen que la sinapsis se debilite o se refuerce.

La primera parte del desarrollo del sistema nervioso se considera independiente de la actividad y predeterminada por los genes. La segunda parte es dependiente de la actividad ya que la actividad de las neuronas y el efecto del ambiente determinan el desarrollo final del sistema nervioso.

Si un axón ha hecho sinapsis con una neurona diana y esta no refuerza la conexión, la sinapsis se debilita y eventualmente la neurona presinaptica muere.

En el momento álgido se crean 250.000 neuronas por minuto, una tasa asombrosa. El cerebro crea el doble de las neuronas que sobrevivirán. La mitad muere por apoptosis o muerte programada (llamada así porque se activan genes que causan la muerte de la célula). Se establece una competencia entre las neuronas y las que están mejor situadas y hacen sinapsis más efectivas sobreviven, mientras que el resto se suicida. Durante los primeros años de existencia, estamos recortando sinapsis y neuronas, más que crearlas. Aprender significa tanto crear conexiones valiosas como destruir las inútiles. Ser más inteligente no significa solo tener más neuronas, sino tener mejores neuronas.

Autismo

Ya se sospechaba que el autismo tenia que ver con un exceso de neuronas y ahora nuevos datos parecen confirmarlo. Se especula que durante los cinco primeros años de vida el cerebro autista continúa creando neuronas desordenadamente, las cuales crecen y forman conexiones. A partir de los cinco años, comienzan a perder neuronas de un modo más rápido que los cerebros típicos.

En un estudio postmortem, encontraron que el cerebro de los seis niños autistas analizados tenía un 67% más de neuronas en el córtex frontal. Esta zona se localiza sobre los ojos y es responsable de funciones de alto nivel como la planificación, la personalidad, la memoria de trabajo, la atención y la inhibición de impulsos.

Investigando en los genes de las personas autistas, averiguaron que los genes que realizan reparaciones en el DNA, se expresaban por debajo de lo normal. Por el contrario los que regulaban el crecimiento neuronal se expresaban en exceso.

El equipo ofrece una explicación tentativa. Quizá durante la gestación, los genes encargados de corregir los errores genéticos funcionan mal, bien por una mutación o por un agente externo como una toxina o un virus. Los errores se acumulan, nuevas neuronas se forma de manera explosiva, crecen y forman más conexiones de las necesarias que a su vez no son podadas como es habitual. Más tarde, en la adolescencia, el sistema inmune reacciona y comienza a deshacerse de neuronas, pero el mal ya está hecho.

Naturalmente la teoría tiene detractores, pero va ganando peso. El autismo sigue siendo un problema muy complejo, pero si determinamos que se debe a la actividad genética, será una buena noticia ya que esta puede ser modificada.

Artículo publicado originalmente en ALT1040

Estrechamiento perceptivo en los bebés

Ciencia Cognitiva presenta un fascinante estudio sobre el estrechamiento perceptivo en los bebés.

Realizado en conjunto por facultades de Psicología de universidades de Barcelona y Florida el estudio se centra sobre un fenómeno llamado estrechamiento cognitivo. 

Los bebés disminuyen la capacidad de discriminar sonidos no presentes en el habla materna durante el primer año de vida. Por ejemplo, los bebés japoneses de 6 meses discriminan entre la l y la r. Pero cuando crecen y tienen un año han perdido esa capacidad de discriminar al igual que los adultos ya que en su idioma no son fonemas que distingan palabras. Paralelamente agudizan la discriminación de fonemas que sí están presentes en su lengua. Este  fenómeno es debido a la exposición a la lengua materna, es decir, al aprendizaje. Inicialmente son capaces de discriminar sonidos de cualquier lengua pero a partir de los 6 meses se especializan en lo que oyen,

Pero además de los fonemas también prestamos atención al gesto articulatorio. El estudio investiga si el estrechamiento perceptivo se da también en la modalidad visual además de en la modalidad auditiva. Para ello han trabajado con 4 grupos. Bebés de 6 meses angloparlantes, de 11 meses angloparlantes, de 6 meses hispanoparlantes y de 11 meses hispanoparlantes. Se usó un contraste fonético que existe en inglés pero no en español: la v versus la b.

Se presentaron videoclips (en silencio) de una mujer realizando el gesto facial de la sílaba /ba/ en una parte de la pantalla y la misma mujer realizando el gesto facial de la sílaba /va/ en la otra parte de la pantalla (línea base). Posteriormente se presentaba varias veces auditivamente una de las dos sílabas (sin el rostro presente). Finalmente se presentaron de nuevo ambas caras gesticulando las sílabas en silencio (fase de test) (véase la Figura 1). Se comparó el tiempo que los bebés dedicaban a mirar cada una de las caras, analizando la diferencia tras la presentación de la sílaba hablada. Si el bebé es capaz de saber qué aspecto visual tiene la sílaba que ha escuchado, es de esperar que mire más tiempo a la cara que está haciendo el gesto facial correcto.

Los resultados confirmaron la hipótesis. Los bebés españoles de 6 meses detectaron la diferencia entre ambas sílabas, pero los de 11 meses ya no las detectaron. Es decir, los de 11 habían experimentado estrechamiento perceptivo. Por el contrario, los angloparlantes sí detectaron la diferencia tanto a los 6 como a los 11 meses.

Venimos al mundo preparados para cualquier entorno cultural, pero tan pronto como a los 11 meses ya estamos especializándonos en la cultura propia.

Los jóvenes, expertos digitales, educados para la distracción.

The New York Times publica un artículo con el que muchos padres se pueden sentir identificados. "Creciendo digitalmente, cableados para la distracción". 

En dos meses, Luis apenas ha leído 40 páginas del libro que constituye la única tarea del verano. El prefiere Facebook. En Youtube tienes la historia entera en 5 minutos. Un libro es demasiado largo. Prefiere la satisfacción inmediata. Los estudiantes siempre han tenido distracciones y pérdidas de tiempo. Pero el flujo constante de estímulos que ofrecen los ordenadores y smartphones es irresistible. Para los adultos, pero sobre todo para los jóvenes.

El cerebro se acostumbra a cambiar de tareas y no a la atención sostenida. La recompensa no está en una tarea, sino en saltar a la siguiente. Los cerebros de los jóvenes se van a cablear de forma distinta, dice Michael Rich, profesor de Harvard Medical School.

A pesar de ello, padres y educadores promueven la tecnología en un esfuerzo por conectar con los jóvenes. Luis envía cientos de mensajes diarios, pasa horas con vídeojuegos y como todos sus compañeros, está en Facebook. Con frecuencia se acuesta tarde y arrastra sueño por el día. Vive en un mundo más virtual que real. Convertido en un experto en ordenadores y tecnología, sube y manipula fotos con destreza. Y sus calificaciones escolares caen en proporción inversa a su destreza digital. La tendencia a posponer las tareas se exacerba. Luis está cambiando.

Los estudios muestran con claridad que los jóvenes usan los ordenadores como entretenimiento, no para aprender. Y sin supervisión, su rendimiento escolar se desploma. Además mezclan el estudio y el entretenimiento y una gran mayoría ven vídeos y chatean a la vez que estudian.

Hay un pasatiempo para cada tipo de joven: los "sociales" chatean y usan Facebook, los tímidos usan videojuegos y los perezosos surfean en la web o ven vídeos. Algunos tímidos se convierten en introvertidos.

Empiezo a hacer los deberes y al poco tiempo me llega un mensaje de texto, hago una pausa, tomo el teléfono para responder al mensaje y 20 minutos más tarde me doy cuenta: 'Vaya, me he olvidado de los deberes'

Los nuevos teléfonos exacerban el problema. Controlar el uso del ordenador es complicado, pero el teléfono mucho más. Muchos padres quieren poder llamar por teléfono a sus hijos a cualquier hora, así es que quitárselo no siempre es posible. Otros padres dan la bienvenida acrítica a la tecnología aunque sus beneficios educacionales sean dudosos. No faltan jóvenes que incluso desean que sus padres les limiten el uso de la tecnología ya que ellos se ven incapaces de hacerlo.

Algunos estudios neurocientíficos están empezando a trabajar sobre el asunto.

Alternando la TV y los vídeojuegos después de las tareas y midiendo los patrones cerebrales durante el sueño, llegaron a la conclusión de que la calidad del sueño disminuía con los videojuegos y también la capacidad para recordar vocabulario. No está claro si el peor rendimiento en el vocabulario se debe a un sueño deficiente o a el hecho de que el juego compite con el vocabulario. "Si practicas el vocabulario y tienes un fuerte estímulo después, el cerebro debe decidir qué información es relevante para almacenar, y el estímulo más excitante predomina."

Los estudios con ratas muestran que los nuevos aprendizajes se consolidan al descansar. Los estudios de neuroimagen lo certifican: en el descanso se sintetiza la información, se conectan las nuevas ideas y se forman recuerdos persistentes. El descanso es al cerebro lo que dormir es al cuerpo. Pero los jóvenes no descansan. Están en modo de estimulación constante.

Los cerebros jóvenes están habituándose a la distracción y al cambio de tareas a la vez que se alejan de la concentración en la tarea. La diferencia entre los ordenadores y el estudio es clara: la interacción. Aprietas un botón y algo ocurre.

Las conclusiones del tipo de estudios que menciona el artículo siempre han de tomarse con una cierta distancia. La inquietud, sin embargo, está fundada. No se puede prescindir de los nuevos dispositivos electrónicos ni se debe, pero es necesaria una distribución equilibrada del tiempo. Esperemos que la tecnología se pueda combinar con el estudio y el pensamiento analítico profundo.

Los cerebros jóvenes se recablean con más facilidad que los adultos

Un estudio del MIT en colaboración con Alvaro Pascual-Leone y Rebecca Saxe ha descubierto que es más fácil recablear el cerebro en jóvenes que en personas de más edad.
Hace una década se descubrió que la parte del cerebro dedicada al procesamiento visual en personas ciegas se había recableado para trabajar con información táctil como la procedente de los dedos para leer Braille. Otros descubrimientos revelaron que esto ocurría también en otras zonas. Ahora sabemos que esto es más fácil de que ocurra en edades tempranas.En los 50 se comenzó a pensar que ciertas funciones cerebrales, como el lenguaje o la vista,  solo se desarrollaban si recibían información durante una edad temprana. Es decir, existe una ventana de edad en la que necesitamos estimulación para desarrollarnos normalmente. Es el caso de Gaspar Hauser o los niños lobo que no han estado expuestos al lenguaje en los primeros años y posteriormente no pueden adquirir un lenguaje completo. Es también el caso de la fonética que solo aprendemos en los primeros años y por lo que existe una diferencia tan grande entre la lengua materna y la aprendida de adultos. Lo demuestran los estudios con gatos a los que se venda los ojos durante los primeros meses de vida y cuando se les quita la venda ya no son capaces de ver con normalidad, mientras que si la venda se les pone de adultos, no tiene efecto alguno. En los primeros meses o años el cerebro necesita estimulación para desarrollarse y una vez que esto ha ocurrido, es una habilidad que no se pierde..
En esta investigación se estudió un área del cerebro llamada complejo temporal medial MT. Esta zona responde al movimiento visual. En el caso de que este dañada en ambos hemisferios, el paciente ve imágenes congeladas.
Se eligieron tres grupos de personas: ciegos de nacimiento, personas que habían perdido la vista con 9 o más años de edad y personas con vista. Se estudió su respuesta con resonancia funcional magnética fMRI a los sonidos en movimiento (como pasos que se aproximan).
Este área reaccionaba a los sonidos en movimiento en personas ciegas de nacimiento, pero no en las personas con vista ni en los ciegos tardíos. Es decir, las personas que habían visto hasta los 9 años habían cableado el cerebro con normalidad y esta área responsable del movimiento visual se dedicaba a procesar información visual. Por el contrario, en los ciegos de nacimiento, este área se había transformado para procesar información auditiva. Los 9 años constituían una frontera para el recableado del cerebro.
Aunque es infrecuente, cada vez se dan más casos de recuperación de la visión como en el caso de los chips implantados en la retina. Las personas ciegas de nacimiento tienen una ventaja sobre los ciegos tardíos en el procesamiento de la información auditiva. Pero esto se convertiría en una desventaja si se recuperara la vista.

Algunas regiones de la corteza visual (en verde) pueden ser recableadas para procesar sonidos en el cerebro de las personas que nacieron ciegas.

Establecimiento de la madurez del cerebro a través de las conexiones reveladas en el fMRI

Una prueba de fMRI  de cinco minutos puede revelar hasta dónde ha llegado el cerebro de un niño en su camino desde la infancia a la madurez y, potencialmente, arrojar luz sobre una serie de trastornos psicológicos y de desarrollo, según publica Science.

Es común hallar pruebas de escáner cerebrales cuyo resultado es normal en individuos con severos problemas. Normalmente se analizan los datos con una perspectiva estructural: qué forma tiene una u otra parte del cerebro. En el nuevo estudio se propone analizar las conexiones entre las distintas áreas cerebrales.

Según maduramos, las fibras que conectan unas partes con otras del cerebro cambian. Al principio hay una maraña de conexiones entre áreas próximas. Con el tiempo, estas conexiones se "podan" en gran medida y se refuerzan las conexiones entre áreas lejanas del cerebro.

Esto se ha averiguado realizando imágenes de resonancia magnética fMRI de cinco minutos en 238 sujetos normales de edades comprendidas entre los 7 y los 30 años. Se analizaron aproximadamente 13.000 conexiones cerebrales funcionales y se seleccionaron las 200 mejores para producir un índice único de madurez de cada sujeto. Los datos permitieron predecir si los sujetos eran niños o adultos, y crear una curva que refleja el desarrollo normal del cerebro. Se utilizó una técnica de análisis matemático llamada máquina de soporte de vectores. Se usa en muchos contextos de ciencia y economía y en Internet para predecir algo con alta especificidad y sensibilidad cuando se tiene una enorme cantidad de datos en lugar de una buena medición. La técnica usada en el escáner correlaciona los aumentos y disminuciones de flujo sanguíneo en las diferentes regiones cerebrales cuando el sujeto está en reposo para determinar cuáles trabajan juntas en redes cerebrales.

Este sistema permite establecer una curva de madurez (como el peso o la altura en los niños) y determinar si el cerebro de un niño se ha desarrollado como corresponde así como evaluar el riesgo para desarrollar alguna enfermedad. La ventaja adicional es que es una prueba pasiva en la que el sujeto no hace nada y no presenta el inconveniente de las activas en las que el rendimiento del sujeto puede verse alterado por múltiple causas.