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Autismo: Nuevos avances en técnicas de neuroimagen a través de la tractografía y del conectoma
Joaquín Díaz Atienza
Las técnicas de neuroimagen nos ofrecen cada día nueva información sobre las diferencias anatómicas y funcionales en las enfermedades neurológicas y muy especialmente en las neuropsiquiátricas.
Con la finalidad de que los lectores no familiarizados con esta técnica puedan leer el post sin dificultad, en primer lugar expondré de la forma más sencilla posible en qué consiste la tractografía y lo que se denomina conectoma.
Tractografía y conectoma
La tractografía en definitiva es una Resonancia Nuclear Magnética (RNM) que aprovechando las características anisotrópicas de la sustancia blanca cerebral y empleando un tensor de difusión va a representar la fibras nerviosas asumiendo que, durante un tiempo dado, el eje mayor del volumen de agua representará la orientación de las fibras. Dependiendo de la orientación, convencionalmente, se le ha asignado un color: azul para las fibras que siguen una dirección supero – inferior, rojo cuando es de derecha a izquierda y verde si es antero-posterior.
En definitiva, la tractografía es una técnica no invasiva que intenta representar tridimensional y estructuralmente las fibras (tractos) cerebrales combinado la RNM y un tensor de difusión.
Sin embargo, mediante el Human Connectome Proyect, no solo se pretende mapear el cerebro estructuralmente, sino también su funcionalidad en términos de eficiencia (el mejor beneficio funcional cerebral al menor coste energético). La determinación de la funcionalidad se realiza en términos estadísticos de correlación y covarianza y la eficiencia a través de modelos de análisis estructurales y, series temporales .
El conectoma consiste en la representación gráfica de las interconexiones neuronales, los nodos y los portales o regiones que representan los centros de masa. Los nodos se codifican según la fuerza y las aristas (edge) se representan en base al peso de la conexión. La importancia funcional de estas redes se define como Grado de Centralidad, cuanto mayor es la centralidad, más relevante es en la función que realiza. Para más información, puede consultar: Brain Connectivity y Connetome de Olaf Sporns.
Figura 1
Redes neuronales y Trastorno de Espectro Autista (TEA)
Hoy día está admitido que la hiperconectividad está asociada a los TEA, especialmente en las conexiones largas y en las interhemisféricas. Sin embargo, en algunos casos aislados se ha observado justamente lo contrario, una hipoconectividad. Se ha argumentado que estos hallazgos contradictorios se deben a varias razones: a) las diferentes edades de los pacientes, b) los pesos del procesamiento y c) la gran variedad de métodos estadísticos utilizados. Hay un consenso bastante generalizado en que existe una alteración funcional de la conectividad y la existencia de interrupciones en algunas redes de conectividad cerebral ( «Latent and Abnormal Functional Connetivity Circuits in Autism Spectrum Disorder» (Chen, Shun y cols, 2017)
Figura 2
Sin embargo, los trabajos más interesantes, por sus implicaciones en el tratamiento, son aquellos que estudian la conectividad cerebral antes y después de la presentación de los síntomas propios del autismo, así como su gravedad en función de las alteraciones (eficiencia) encontradas. Precisamente este post se basa en el artículo de John D. Lewis y cols. The Emergence of Network Inefficiencies in Infants with Autism Spectrum Disorders» (aún en prensa a fecha de 13 de abril de 2017)
Como es bien conocido, la clínica del TEA se evidencia de forma clara entre el año y los 24 meses de vida. De otra parte sabemos que la exploraciones se realizan una vez desencadenada la semiología, incluso años después de su aparición. Es por ello que hoy se postula que, tanto la complejidad clínica, como las anomalía encontradas, especialmente las de neuroimagen funcional, son el resultado del efecto cascada de un sustrato neuropatológico inicial que se agrava progresivamente debido a la semiología y a aspectos relacionados con el propio neurodesarrollo.
Justamente por ello, es tan importante el conocimiento de las alteraciones iniciales o marcadores de riesgo y cómo se va produciendo la gravedad a lo largo del tiempo.
Lewis y cols. ya realizaron una primera investigación e donde se puso en evidencia una significativa reducción de la eficiencia (medida como la capacidad de intercambiar información a través de una red neuronal) en la regiones temporales, parietales, occipitales y el área de Broca en sujetos de alto riesgo.
Estos hallazgos motivaron a los investigadores a estudiar sujetos de alto riesgo con edades inferiores a los 24 meses con la finalidad de determinar marcadores precoces de riesgo.
Teniendo en cuenta que debemos limitar la extensión de este post, recojo a continuación las principales conclusiones a las que llegan los investigadores. Recomiendo que los interesados en este tema se lean el artículo, ya que la información que recoge, tanto hipotética como la más demostrada, es sumamente interesante.
Algunas conclusiones.
- Ya a los seis meses de vida se observan ineficiencias en el procesamiento auditivo.
- A los 24 meses se extienden la ineficiencias a las regiones implicadas en el procesamiento de bajo nivel, áreas de integración y área de Broca.
- Los niños que a la edad de seis meses presentaron una mayor ineficiencia en la áreas primarias y secundarias del procesamiento auditivo, a los 24 meses la semiología sería más grave.
- Tanto el amplio fenotipo semiológico de los TEA, como estas anomalías en la eficiencia, apoyarían la hipótesis de que las alteraciones se inician en los procesamientos de bajo nivel extendiéndose a los de alto nivel o cognitivos. Por tanto, las anomalías de lenguaje/comunicación se derivarían de las alteraciones de los procesos de bajo nivel (tronco cerebral, áreas de asociación primarias y secundarias).
- A los seis meses la reducción de la eficiencia está relacionada con el área auditiva primaria y con el gyrus temporal superior y medio, aunque la mayor gravedad de los síntomas a los 24 meses se asociaría a las alteraciones en el córtex primario auditivo y el gyrus tempral superior.
- La ineficiencias iniciales van produciendo con el neurodesarrollo un efecto cascada que explicaría los síntomas relacionados con la comunicación social.
- Se supone que las alteraciones en la poda neuronal (pruning) presente en algunos pacientes con TEA, impediría la remodelación de los axones y que contribuye a reducir la exuberante conectividad producida prenatalmente. Esta alteración en la poda neuronal produciría una ineficiente hiperconectividad.
- La importancia de estos hallazgos, podríamos concretarlas en:
- La presencia de biomarcadores antes de los seis meses de vida en sujetos de riesgo, Esto plantea la necesidad de la precocidad en las intervenciones . ¿ Sería útil para prevenir el fenómeno de cascada?.
- Facilita la investigación sobre la relación entre biomarcadores y genética.
- La presencia de estas anomalías no posibilita cuales son los factores que actúan como precipitantes de los TEA con la consiguiente posibilidad de actuar preventivamente.
En conclusión, creo que se está abriendo un nuevo campo de investigación que, conjuntamente, con la ingeniería genética brinda nuevos y esperanzadores horizontes, tanto para comprender los TEA, como las posibilidades de prevención y tratamiento.
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