Se ha descubierto que los genes asociados con el autismo dan forma a las conexiones neuronales

Resumen: El gen Gabrb3 asociado con el autismo parece dar forma a la formación de conexiones neuronales normales y atípicas en el cerebro.

fuente: Universidad de Cornell

Un gen asociado con los trastornos del espectro autista juega un papel importante en el desarrollo temprano del cerebro y puede dar forma a la formación de conexiones neuronales normales y atípicas en el cerebro, según un nuevo estudio realizado por investigadores de Weill Cornell Medicine.

El estudio fue publicado el 28 de noviembre en la nervioso, utilizó una combinación de experimentos genéticos complejos en ratones y análisis de datos de imágenes del cerebro humano para comprender mejor por qué las mutaciones en un gen llamado Gabrb3 están relacionadas con un mayor riesgo de trastorno del espectro autista (TEA) y una afección relacionada llamada síndrome de Angelman. Ambas condiciones implican comportamientos anormales y respuestas inusuales a los estímulos sensoriales, que parecen provenir, al menos en parte, de la formación de conexiones atípicas entre las neuronas del cerebro.

La coautora, la Dra. Rachel Babbage, exestudiante de MD-Ph.D. de Weill Cornell/Rockefeller/Sloan Kettering Tri-Institutional, dijo. programa en el laboratorio de Natalia de Marco García, profesora asociada en el Instituto de Investigación del Cerebro y la Mente de la Familia Feil en Weill Cornell Medicine.

El gen Gabrb3 codifica parte de una proteína receptora fundamental que se encuentra en las conexiones inhibidoras del cerebro, lo que limita la actividad de las neuronas para mantener el orden en el sistema nervioso, como los agentes de policía que dirigen el tráfico. Durante el desarrollo, Gabrb3 también parece ayudar a determinar cómo se forman las conexiones cerebrales.

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Para descubrir cómo funciona Gabrb3, Babbage y sus colegas rastrearon las señales celulares dentro de los cerebros de animales normales y de aquellos que carecían del gen en las primeras etapas de su desarrollo.

Los experimentos preclínicos, realizados por Babbig junto con el coautor Camilo Ferrer, becario postdoctoral en el laboratorio de de Marco García, et al., revelaron que los ratones que carecen de Gabrb3 no logran formar una red normal de conexiones entre las neuronas en una región específica de su cerebro El cerebro está involucrado en el procesamiento sensorial.

“No es un problema generalizado en el que cada neurona no se comunique con sus objetivos o se comunique con ellos de manera inapropiada, pero en realidad es un subconjunto de células que son más susceptibles a esta enfermedad”, dijo DeMarco García, autor principal del artículo.

En colaboración con el laboratorio del Dr. Theodore Schwartz en Weill Cornell, los autores demostraron que el resultado neto de la eliminación de Gabrb3 es un aumento de las conexiones funcionales entre los dos hemisferios del cerebro en ratones transgénicos, en comparación con aquellos con un gen Gabrb3 funcional. Los ratones transgénicos también son muy sensibles al tacto.

«Básicamente, lo que estamos viendo es que estas neuronas responden más a los estímulos sensoriales después de que se elimina este gen», dijo DiMarco-Garcia.

La conectividad cerebral se altera cuando se elimina un gen relacionado con el autismo. Las neuronas están ubicadas en un lado del cerebro (escrito en rojo) y las terminaciones nerviosas provienen del otro lado del cerebro (escrito en verde). Crédito: Camilo Ferrer

Luego, el equipo se asoció con el laboratorio del Dr. Connor Liston en Weill Cornell para examinar el papel del gen utilizando datos de neuroimagen de humanos. Los investigadores han encontrado una relación entre la distribución espacial del gen GABRB3 humano y la conectividad neuronal atípica en personas con autismo.

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«Cuanto menor sea la expresión de GABRB3 en ciertas regiones del cerebro, es más probable que esas regiones contengan conexiones neuronales más atípicas», dijo DiMarco-Garcia.

Si bien advierte que es imposible trazar paralelos directos entre los datos preclínicos y los datos humanos, De Marco García sugiere que ambos análisis apuntan a un modelo de trastornos neurológicos en el que las alteraciones en genes como GABRB3 pueden conducir a cambios específicos en los patrones de conectividad neuronal. lo que a su vez conduce a comportamientos anormales. Las interacciones entre diferentes genes, cada uno con efectos ligeramente diferentes, pueden producir resultados muy diferentes.

Babbage está de acuerdo. «¿Qué hace que una persona desarrolle esquizofrenia y otra desarrolle un trastorno del espectro autista, cuando ambos tienen un elemento de disfunción en sus neuronas inhibitorias? Creo que algo sobre los subtipos específicos de neuronas afectadas y las mutaciones que las afectan podría desempeñar un papel en cómo las personas desarrollan estas diferentes enfermedades.

Sobre esta noticia de investigación sobre TEA y genética

autor: alan duff
fuente: Universidad de Cornell
Contacto: Alan Dove – Universidad de Cornell
imagen: Imagen acreditada a Camilo Ferrer

Búsqueda original: Acceso cerrado.
«Gabrb3 es necesario para la integración funcional de subtipos de neuronas piramidales en la corteza somatosensorialEscrito por Rachel Babbage et al. nervioso


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Reflejos

  • Álgebra 3 Esencial para la desincronización de la red cortical en ratones S1
  • La interrupción GABAérgica conduce al refuerzo de la conectividad contralateral, pero no ipsilateral.
  • Álgebra 3 La ablación conduce a un aumento de las respuestas dependientes de los filamentos durante el desarrollo del ratón
  • patrón espacial humano Álgebra 3 La expresión se asocia con la comunicación atípica en los TEA
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Resumen

La disfunción en los circuitos del ácido gamma-aminobutírico (GABA) está fuertemente asociada con trastornos del neurodesarrollo. Sin embargo, no está claro cómo las predisposiciones genéticas afectan el montaje del circuito.

Usar en vivo Imágenes de calcio de campo amplio de dos fotones en ratones en desarrollo, mostramos Álgebra 3un gen estrechamente relacionado con el trastorno del espectro autista (TEA) y el síndrome de Angelman (AS), se enriquece en las neuronas piramidales de proyección opuesta y es esencial para la función inhibitoria.

Lo reportamos Álgebra 3 La ablación conduce a una disminución del desarrollo en las sinapsis GABAérgicas, una mayor sincronización de la red local y una mejora duradera en la conectividad funcional de los subtipos de neuronas piramidales correspondientes, pero no ipsilaterales.

Además de, Álgebra 3 La deleción aumenta la respuesta cortical a la estimulación táctil en las etapas neonatales.

Usando transcriptómica humana y conjuntos de datos de neuroimagen de sujetos con TEA, mostramos que la distribución espacial de Álgebra 3 La expresión se asocia con la comunicación atípica en estos sujetos.

Nuestros estudios revelan una condición para Álgebra 3 Durante la aparición de circuitos interhemisféricos para el procesamiento sensorial.

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