Averiguan cómo los hijos heredan la ansiedad de sus padres

La clave está en un circuito cerebral hiperactivado desde la infancia que potencia el riesgo genético

El 35% de los niños con rasgos ansiosos en la infancia, desarrollan ansiedad de adultos
La ansiedad y la depresión afectan a millones de personas en todo el mundo y son la principal fuente de discapacidad, según la Organización Mundial de la Salud. Algunos niños desarrollan desde muy temprano un temperamento extremadamente ansioso, que aumenta la predisposición a desarrollar estos trastornos del estado de ánimo. Aproximadamente la mitad de los niños que muestran ansiedad extrema en la infancia llegan a desarrollar trastornos relacionados con el estrés en el futuro. Un estudio publicado en las “Actas de la Academia Nacional de Ciencias” (PNAS) proporciona importantes sobre cómo se transmite ese riesgo de desarrollar ansiedad y depresión de padres a hijos.

El estudio llevado a cabo con monos rhesus en el Departamento de Psiquiatría de la Universidad de Wisconsin-Madison, muestra cómo un circuito cerebral sobreactivado que implica a tres áreas del cerebro es heredado de generación en generación y puede ser el responsable del desarrollo de ansiedad y trastornos depresivos. Como en los humanos, algunos pequeños monos rhesus muestran rasgos excesivamente ansiosos que se manifiestan como una reacción exagerada a potenciales amenazas, tanto en su comportamiento como en sus parámetros fisiológicos (respiración, tasa cardiaca, etc). Esta hipersensibilidad les hace susceptibles al desarrollo de ansiedad y/o depresión en la vida adulta.

Mediante un estudio de imagen, los investigadores han descubierto que esa hipersensibilidad se corresponde con una actividad muy elevada en un circuito cerebral que conecta el sistema límbico (emociones), la corteza prefrontal (planificación y toma de decisiones) y el mesencéfalo (movimiento, dolor y nivel de activación). Y creen que podría ser clave en la transmisión de la ansiedad de padres a hijos, que se puede observar ya en la primera infancia.

“El exceso de actividad de estas tres regiones del cerebro se debe a alteraciones hereditarias que están directamente relacionadas con el riesgo de desarrollar ansiedad y depresión más tarde, y es un gran paso en la comprensión de las bases neuronales de la ansiedad”, explican los investigadores. Esas alteraciones, resaltan los investigadores, no son estructurales (de tamaño), sino funcionales o metabólicas y constituyen precisamente el punto crítico que inclina la balanza genética peligrosamente hacia un mayor riesgo de ansiedad y depresión.

Mediante el estudio de cerca de 600 monos rhesus jóvenes de una familia extensa de varias generaciones, los investigadores encontraron que alrededor del 35 por ciento de la variación en las tendencias de ansiedad se explican por la historia familiar. Para entender qué regiones del cerebro son responsables de pasar la ansiedad de generación en generación, los autores midieron el comportamiento relacionado con la ansiedad con imágenes cerebrales funcionales y estructurales de alta resolución.

Expusieron los monos jóvenes a una situación ligeramente amenazante, la exposición a un extraño que no establece contacto visual, algo que también sería amenazante para un niño. Durante este encuentro, se utilizaron técnicas de imagen habituales en clínica, como la tomografía por emisión de positrones (PET) para identificar las regiones del cerebro en las que el aumento del metabolismo predecía el nivel de ansiedad.

Examinando de cerca las diferencias individuales en la función cerebral y los comportamiento relacionado con la ansiedad a través del árbol de familia, los autores identificaron los sistemas cerebrales responsables de la transmisión de padres a hijos del comportamiento ansioso. Mediante este enfoque de “correlación genética”, los autores encontraron que un circuito neuronal donde el metabolismo y el temperamento ansioso en los primeros años probablemente comparte la misma base genética.

Curiosamente, el circuito cerebral que fue correlacionado genéticamente con las diferencias individuales en la ansiedad temprana involucra tres regiones del cerebro relacionadas con la supervivencia. Estas regiones fueron localizadas en el tronco cerebral, la parte más primitiva del cerebro, que se encarga de funciones automáticas; la amígdala, el centro del miedo del cerebro, perteneciente al sistema límbico; y la corteza prefrontal, que es responsable del razonamiento de nivel superior y se desarrolla plenamente sólo en los seres humanos y otros primates, nuestros parientes más cercanos en la escala evolutiva.

“Básicamente, creemos que, en cierta medida, la ansiedad puede proporcionar una ventaja evolutiva, ya que ayuda a una persona a reconocer y evitar el peligro, pero cuando esos circuitos son más activos, se convierten en un problema y puede dar lugar a ansiedad y trastornos depresivos” señalan los investigadores.

Sorprendentemente, estos estudios encontraron que era la función de estas estructuras cerebrales – y no su tamaño – la responsable de la transferencia genética de un temperamento ansioso. La investigación ayuda a explicar cómo los genes pueden afectar al funcionamiento del cerebro y dar lugar a la ansiedad infantil extrema, lo que aumenta considerablemente el riesgo de desarrollar ansiedad y trastornos depresivos posteriormente.

Fabrican en un laboratorio una réplica ‘casi’ perfecta de un cerebro humano

Contiene el 99%de los genes presentes en el cerebro fetal humano y permitirá avanzar en terapias para el alzhéimer y el párkinson

Un cerebro humano en un plato de laboratorio. Un organoide diseñado a partir de células de piel humana adulta y que constituye el modelo del cerebro humano más completo desarrollado hasta ahora. Eso es lo que ha logrado el equipo de René Anand, de la Universidad Estatal de Ohio (EE.UU.). Su cerebro tiene una madurez similar a la del cerebro de un feto de cinco semanas de edad.

Aproximadamente del tamaño de un borrador de lápiz, el cerebro tiene una estructura muy definida y contiene el 99%de los genes presentes en el cerebro fetal humano. Los expertos creen que su ‘criatura’ permitirá probar, de una manera más ética, rápida, precisa y eficaz, medicamentos experimentales para enfermedades tan necesitadas como el alzhéimer o el párkinson y avanzar en el conocimiento de las posibles causas genéticas y ambientales de la mayoría de los trastornos del sistema nervioso central.

«No sólo podemos ver cómo se desarrolla un cerebro, sino también sus diversos tipos de células que expresan casi todos los genes de un cerebro», subraya Anand. Desde hace muchos años, añade, «hemos tratado de resolver problemas complejos de la enfermedad cerebral y, ahora, este modelo tiene un grandísimo potencial para la salud humana, ya que nos ofrece más y mejores opciones para probar y desarrollar terapias en modelos diferentes a los animales».

Hace cuatro años, tras fracasar con una prometedora molécula para el autismo después de sus ensayos en ratones, Anand decidió fabricar su propio modelo de biología neuronal humana. Su réplica del cerebro humano es casi perfecta; ‘casi’ por que carece de un sistema vascular. Pero contiene una médula espinal, las principales regiones del cerebro, múltiples tipos de células, la señalización de circuitos e incluso una retina. ‘Casi’ un cerebro completo.

Sus aplicaciones en la investigación médica son, según Annand, múltiples. Por ejemplo, en las enfermedades del sistema nervioso central permitirán estudios de susceptibilidad para determinar las causas genéticas o puramente ambientales. Por ejemplo, «la ciencia genómica infiere que hay hasta 600 genes que dan lugar al autismo, pero, hasta aquí llegamos –afirma-. Las correlaciones matemáticas y los métodos estadísticos son insuficientes para, por sí mismos, identificar la causalidad. Por eso, es necesario un sistema experimental; es decir, un cerebro humano».

La base de este nuevo organoide es el trabajo de Shinya Yamanaka, Premio Nobel de Medicina de 2012, sobre la capacidad de reprogramar células de la piel adultas en células pluripotenciales, es decir, células madre inmaduras que pueden ser programadas para convertirse en cualquier tejido del cuerpo. «Una vez que una célula se encuentra en ese estado pluripotente puede convertirse en cualquier órgano si se sabe qué hacer para hacer que se convierta en dicho órgano», dijo Anand.

Hasta ahora se habían obtenido hígados, pulmones o corazones, e incluso minicerebros pero como reconoce el investigador, «el cerebro ha sido el santo grial, debido a su enorme complejidad en comparación con cualquier otro órgano».

Maduración cerebral

Gracias a sofisticadas técnicas, que desvelará cuando se publique su investigación, su equipo logró que las células madre pluripotentes fueran capaces de para convertirse en tejido neural, los componentes del sistema nervioso central u otras regiones del cerebro. «Se tarda unas 15 semanas en construir un modelo que coincida con el cerebro de un feto de cinco semanas de edad fetal». Anand y su colaboradora Susan McKay han dejado que el modelo siga creciendo hasta las 12 semanas, observando así todos los cambios que se han producido durante la maduración.

Las imágenes de alta resolución del cerebro permiten identificar neuronas activas y sus extensiones de señales portadoras -axones y dendritas- así como astrocitos, oligodendrocitos y microglia. El modelo, explican, también activa marcadores para células que tienen las funciones clásicas excitatorias e inhibitorias en el cerebro y que permiten a las señales químicas viajar a través del órgano.
Hasta ahora se habían obtenido hígados, pulmones o corazones, e incluso minicerebros pero el cerebro ha sido el santo grial
Los investigadores ya han utilizado la plataforma para poner en marcha sus propios proyectos, la creación de modelos cerebrales organoides de la enfermedad de Alzheimer, de Parkinson y de autismo en el laboratorio, y confían que, con un mayor desarrollo y la adición de un suministro de sangre de bombeo, el modelo podría ser utilizado para estudiar una posible terapia para el accidente cerebrovascular o ictus
Anand también espera que su modelo del cerebro puede incorporarse en el programa Microphysiological Systems, una plataforma de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE.UU. que se está desarrollando mediante el uso de tejido humano diseñado para imitar los sistemas fisiológicos humanos. Los resultados de este nuevo avance se presentan hoy durante el Simposio de Investigación 2015 de Salud Militar en EE.UU.

UTILIZAN UN MODELO MATEMÁTICO PARA IDENTIFICAR LOS GENES DE LA MEMORIA

El estudio ha detectado los perfiles genéticos de los que dependen procesos mentales específicos, como el aprendizaje y el almacenamiento de recuerdos

nvestigadores de la Universidad de Basilea (Suiza) han utilizado un modelo matemático para identificar los genes responsables de dirigir en el cerebro determinados procesos mentales como aprender, recordar u olvidar.

El trabajo, publicado en la revista «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS), trataba de analizar cómo se producen aquellos mecanismos cerebrales que no pueden observarse directamente, como la capacidad para aprender otro idioma, resolver problemas o recordar hechos pasados.

Para garantizar un rendimiento óptimo del cerebro en todos ellos es necesario que trabajen de forma conjunta varios procesos cognitivos. Pero hasta ahora no se sabía si todos estos procesos de la memoria eran controlados por un mismo grupo de genes o había diferentes mecanismos moleculares implicados, en parte por la imposibilidad de cuantificarlos, lo que hacía que permanecieran inaccesibles para la ciencia.

Sin embargo, el matemático Gediminas Luksys y su equipo han sido capaces de describir por primera vez con éxito diferentes procesos de la memoria humana, para lo que utilizaron datos de más de 1.700 adultos. Gracias a un modelo informático, fueron capaces de medir los procesos y llevar a cabo análisis genéticos distintos de cada uno, lo que permitió observar que se basan en diferentes conjuntos de genes.

Los resultados muestran que hay diferentes perfiles genéticos que subyacen a cada actividad cerebral. Por ejemplo, han visto la asociación entre un conjunto de proteínas transportadoras y el proceso de aprendizaje, o entre un conjunto de células con la memorización de datos.

Además, los autores creen que estos hallazgos contribuirán a una mejor comprensión de los complejos procesos de la memoria humana y podrían conducir al desarrollo de futuros tratamientos para varios trastornos mentales.

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