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Una investigación sugiere que la exposición fetal a sustancias químicas o fármacos puede causar problemas neurológicos. Los bebés cuyas madres toman el medicamento para la epilepsia ácido valproico (VPA, por sus siglas en inglés) durante el embarazo, por ejemplo, parecen tener un riesgo elevado de desarrollar un trastorno del espectro autista.
En un nuevo estudio, científicos que desarrollaron un modelo de renacuajos de esta exposición observaron directamente efectos deletéreos sobre la fisiología del cerebro y el comportamiento. Entender esa conexión podría proporcionar a los científicos la oportunidad de descubrir cómo detenerla.
"Podemos usar esto para identificar dianas biológicas que potencialmente podemos manipular para efectuar un rescate", afirma Eric James, estudiante graduado de la Universidad de Brown, en Estados Unidos, y autor principal de un artículo que describe la investigación en la revista 'Journal of Neuroscience'. "Podemos emplearlo para identificar el mecanismo por el que el ácido valproico provoca trastornos del desarrollo neurológico", añade.
En concreto, el estudio reveló paralelismos con el autismo en los seres humanos a nivel de las células del cerebro, las redes y la conducta, según el autor del estudio Carlos Aizenman, profesor asociado de Neurología en la Universidad Brown. "Sabemos que la exposición a VPA produce una alteración en los circuitos neuronales y esta alteración es responsable de los efectos en el comportamiento", señala.
Para realizar el trabajo, el grupo de Aizenman diseñó renacuajos en el laboratorio, exponiendo a algunos a VPA durante la ventana de tiempo clave para el desarrollo del techo óptico o tectum, una parte crítica del cerebro para el procesamiento sensorial. Los científicos dejaron a otros renacuajos como controles experimentales sin exposición al medicamento y compararon la anatomía neural y el comportamiento de cada grupo.
James vio varias diferencias anatómicas clave en el techo óptico. Para conectar con otras neuronas en los circuitos, las neuronas desarrollan estructuras ramificadas largas llamadas axones y dendritas. Las dendritas de renacuajos expuestos a VPA crecieron y se ramificaron de forma anormal, quizás reflejando diferencias en cómo los circuitos tectum se estaban se estaban cableando durante el desarrollo con exposición al VPA.
También midió las diferencias en los niveles de actividad y la excitabilidad de los circuitos y las células individuales que los componen. Las neuronas en los cerebros de los renacuajos VPA mostraron aumentos en la frecuencia de la actividad neural excitadora e inhibidora en comparación con los controles. Asimismo, las redes de células parecían ser más activas.
Los resultados fueron todos en consonancia con un crecimiento excesivo de las conexiones neuronales sin la habitual poda o refinamiento de las conexiones que caracteriza a la maduración normal del cerebro. "Eso es lo que se ve en un cerebro inmaduro a través de diferentes especies y diferentes experimentos --apunta James--. Va junto con esta idea de los trastornos del neurodesarrollo, donde hay una falta de poda".
En los seres humanos, el autismo es uno de esos trastornos, recuerda Aizenman. "La hiperconectividad es un efecto que podría explicar gran parte de la conducta", afirma.
Para evaluar comportamientos, el coautor Arseni Khakhalin, un exasociado postdoctoral en el laboratorio de Aizenman que ahora está en el Bard College, ideó una serie de pruebas: evaluaron si los renacuajos expuestos a VPA y normales mostraron diferencias en la forma en la que se mueven en escolaridad (como los peces que nadan en grupo en la misma dirección), evitan colisiones aparentes, toleran ruidos alarmantes y son susceptibles a sufrir ataques.
DIFERENCIAS SIGNIFICATIVAS EN EL MOVIMIENTO
En las cuatro medidas de comportamiento, los modelos de renacuajo VPA mostraron diferencias significativas: menos propensos al movimiento en escolaridad y nadar junto a otros renacuajos; no eran tan buenos al evitar el contacto con imágenes animadas proyectadas en la parte inferior de sus placas de Petri; no se habitúan a ruidos alarmantes; y fueron más frecuentes y cortas las convulsiones inducidas en comparación con renacuajos normales. También se sabe que muchas personas con autismo sufren además epilepsia.
Desde la realización de estos estudios, James ha seguido estudiando la biología subyacente de los efectos de VPA en el desarrollo neuronal y ha visto que la exposición a VPA afecta significativamente a la expresión génica en los renacuajos en desarrollo. Su esperanza es identificar y posiblemente bloquear la expresión alterada que puede estar causando el desarrollo neuronal inadecuado.
Además, el modelo de renacuajo proporciona a los científicos una manera de obtener importante información sobre el desarrollo de los trastornos del desarrollo neurológico en términos más generales, según Aizenman. En un trabajo previo, por ejemplo, su laboratorio analizó los efectos neuronales y de comportamiento de una sustancia química cosmética.
Con el tiempo, estudios de este tipo pueden revelar patrones en los mecanismos por los cuales las exposiciones durante el desarrollo alteran el sistema nervioso. "Esto establece una serie de ensayos que podemos utilizar para aplicar a otro tipo de cosas que se sabe que causan trastornos del neurodesarrollo. Por lo tanto, podemos encontrar algunos puntos en común entre ellos para poder llegar a la biología fundamental subyacente", concluye.
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