La implicación del cerebelo en los déficits sensoriales asociados al trastorno del espectro autista 

El trastorno del espectro autista se caracteriza por un déficit en la comunicación e interacción social, así como la aparición de comportamientos repetitivos e intereses limitados desde la infancia temprana. En este desorden, el procesamiento anómalo de los estímulos sensoriales es un síntoma secundario que aparece con una alta frecuencia en los pacientes. A su vez, la aparición de malformaciones en el cerebelo, región del encéfalo capaz de integrar las diferentes modalidades sensoriales gracias a su conexión con la corteza cerebral, es una de las características anatómicas más frecuentes en personas con este desorden.

Identificar los mecanismos involucrados en los déficits sensoriales relacionados con el trastorno del espectro autista abre la puerta a nuevas líneas de investigación para desarrollar terapias para tratar esta enfermedad que, según la Organización Mundial de la Salud, sufren uno de cada 160 niños en todo el mundo.

De izquierda a derecha, Carlos Andrés Sánchez, Marta Fernández y Javier Márquez.

En esta línea, un grupo de investigación en el que participan los investigadores del Laboratorio Traslacional de Estimulación Cerebral de la Universidad Pablo de Olavide Carlos Andrés Sánchez León y Javier Márquez Ruiz, han desarrollado un estudio, publicado en eNeuro, cuyos resultados sugieren la implicación del cerebelo en los déficits sensoriales asociados al trastorno del espectro autista y muestran la utilidad del modelo de autismo utilizado como herramienta para profundizar en las bases neuronales que subyacen a las alteraciones sensoriales observadas en pacientes que padecen este trastorno.

Así, la investigación ha desvelado importantes diferencias en el procesamiento sensorial entre ratones control (ratón sin modificaciones genéticas) y ratones knock-out (ratón modificado por ingeniería genética) en los que hay una pérdida funcional del gen CNTNAP2, el cual se ha asociado a diversas formas de autismo relacionadas con anomalías del cerebelo. “En concreto, observamos una diferencia en la respuesta de las neuronas de la corteza cerebelar a los estímulos sensoriales, así como en sus propiedades de membrana y en su morfología”, explica el investigador Javier Márquez.

Este estudio, que aborda por primera vez la caracterización de la actividad eléctrica del cerebelo en este modelo de autismo, describe una alteración de la frecuencia de disparo espontánea de las neuronas de Purkinje del cerebelo, así como de su respuesta a las entradas sensoriales procedentes de los bigotes del animal. Estas alteraciones estuvieron acompañadas por un incremento en la excitabilidad de este tipo neuronal y una reducción en la complejidad del árbol dendrítico.

La implicación de las neuronas de Purkinje en el desarrollo de determinadas alteraciones neurológicas es objeto de estudio de numerosos grupos de investigación. Este tipo de células, que se encuentra en el cerebelo, llaman la atención por su gran tamaño y por la complejidad de sus ramificaciones. Además, reciben hasta diez veces más conexiones que cualquier tipo de neurona y tienen la facultad de “silenciar” la actividad de otras células externas al cerebelo.

Los resultados obtenidos en este trabajo muestran así importantes diferencias entre los animales control y los ratones modelo de autismo relacionados con el procesamiento sensorial por parte del cerebelo. “La información sensorial que llega al animal (el movimiento del bigote del ratón, por ejemplo) viaja hacia la corteza cerebral y el cerebelo, donde es procesada por las células de Purkinje que participan en circuitos relacionados con el aprendizaje motor o el lenguaje, entre otros procesos. “En nuestro estudio, las diferencias entre las respuestas de los dos tipos de ratones, fueron sorprendentes”, declara Javier Márquez, quien añade que “estas alteraciones junto a las malformaciones cerebelosas observadas y las características morfológicas alteradas de las células indican que este animal modelo de autismo podría ser clave para identificar los mecanismos involucrados en los déficits sensoriales relacionados con el trastorno del espectro autista”.

En el estudio se observaron importantes diferencias entre la actividad neuronal inducida por el movimiento de los bigotes en los ratones control (trazo negro) y la observada en el modelo animal de autismo (trazo rojo). “Creative Commons” por eNeuro licencia bajo CC BY 4.0.

El equipo científico ha sido liderado por la Dra. Olga Peñagarikano y Marta Fernández Gómez, investigadoras de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), y está compuesto por investigadores e investigadoras de esta universidad, de la Universidad Pablo de Olavide (UPO), y del Instituto de Biofisika (UPV/CSIC).

Referencia bibliográfica:

Fernández, C.A. Sánchez-León, J. Llorente, T. Sierra-Arregui, S. Knafo, J. Márquez-Ruiz & O. Peñagarikano. (2021) Altered Cerebellar Response to Somatosensory Stimuli in the Cntnap2 Mouse Model of Autism. eNeuro. doi: 10.1523/ENEURO.0333-21.2021.