Redacción Farmacosalud.com

Científicos en el Centro de Regulación Genómica (CRG) y en el Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS) de Barcelona identifican por primera vez las alteraciones a nivel del circuito neuronal que afectan a la fisiología de la corteza cerebral y que podrían ser las causantes de los déficits cognitivos en el síndrome de Down. De acuerdo con informaciones difundidas por el CRG e IDIBAPS, la actividad cerebral se rige por un equilibrio minucioso entre excitación e inhibición neuronal. Así, la activación neuronal se produce por mecanismos de excitación que están estrechamente regulados a través de procesos inhibitorios. Para ciertas funciones, la red neuronal necesita estar sincronizada y ello produce oscilaciones de alta frecuencia que permiten el correcto procesamiento de la información y la ejecución de comportamientos. Esta sincronización depende del equilibrio entre la excitación y la inhibición que se ha visto afectado en un gran número de trastornos que cursan con disfunción cognitiva.

En una investigación[1] que se publica en el último número de la revista ‘Journal of Neuroscience’, científicos del Centro de Regulación Genómica liderados por la Dra. Mara Dierssen y de IDIBAPS en el laboratorio de la Dra. Mavi Sánchez Vives, descubren alteraciones en el ritmo y la sincronización de la corteza cerebral en un modelo de ratón para un gen candidato del síndrome de Down. Dichas alteraciones se han relacionado con problemas en funciones tan importantes como la toma de decisiones, la impulsividad, la memoria de trabajo o la atención.

“Se ofrece por primera vez un estudio in vivo de la fisiología de la corteza cerebral”
“En el pasado ya habíamos detectado cambios en la arquitectura celular de las neuronas de la corteza cerebral en modelos animales de síndrome de Down. Observamos que la estructura de las neuronas era distinta. Ahora hemos ido un paso más adelante y hemos estudiado la fisiología, es decir, la función de esta corteza cerebral y hemos podido comprobar que esas alteraciones celulares y pequeños cambios en la conectividad inhibitoria se traducen en un déficit de la activación de esta región y en su ritmo y sincronización de la actividad neuronal,” explica la Dra. Mara Dierssen, jefa del grupo de Neurobiología Celular y de Sistemas y coinvestigadora principal de este estudio. “Uno de los grandes problemas de la discapacidad intelectual es que no comprendemos cómo las alteraciones que detectamos a nivel celular desembocan en cambios a nivel de los circuitos cerebrales y alteraciones de la función cognitiva. El trabajo que acabamos de publicar explica algunas de estas alteraciones celulares y ofrece por primera vez un estudio in vivo de la fisiología de la corteza cerebral, estructura clave en las funciones ejecutivas como la concentración, el aprendizaje o la resolución de problemas,” añade.

Los científicos se han centrado en uno de los genes relacionados con el síndrome de Down. Mediante experimentos con modelos animales que sobreexpresan el gen candidato, los investigadores demostraron que el exceso de este gen provoca cambios muy sutiles en el equilibrio excitación/inhibición y éstos llevan a una reducción notable de la actividad y sincronización de las neuronas excitadoras en la corteza prefrontal. Es decir, que cuando este gen se encuentra sobreexpresado, reduce el nivel de descarga de las neuronas y altera el ritmo en las ondas de alta frecuencia de la corteza cerebral. Es más, observaron que el problema radica en unas neuronas que se encargan de controlar la inhibición. En resumen, si hay menos actividad y existe un desequilibrio en las frecuencias de las ondas cerebrales en síndrome de Down es debido a cambios en la conectividad de las neuronas que deben controlarlas.

“Hemos podido realizar predicciones sobre el funcionamiento de la corteza cerebral”
El estudio ha combinado experimentos de electrofisiología e histología con un modelo computacional que emula el circuito neuronal de la corteza cerebral de forma virtual. “Hemos identificado alteraciones anatómicas y funcionales, y a través de un modelo computacional hemos demostrado cómo dichos déficits pueden explicar las observaciones experimentales” comenta la Dra. Sánchez Vives, jefa del equipo de Neurociencia de Sistemas y coinvestigadora principal del estudio. “Gracias al modelo computacional hemos podido comprender todo el engranaje y realizar predicciones sobre el funcionamiento de la corteza cerebral en esta patología y sobre la evaluación del impacto en la función cognitiva de las alteraciones detectadas” concluye la investigadora. En este trabajo, cuyos primeros autores son Marcel Ruiz-Mejias del IDIBAPS y María Martínez de Lagrán del CRG, también han participado investigadores de la Universitat Pompeu Fabra, Universidad Pablo de Olavide y del Instituto Superior de Sanidad de Roma.

“Podremos mejorar la capacidad cognitiva de las personas con síndrome de Down”
Según Dierssen, “muchos grupos de trabajo se han decantado por investigar la plasticidad neuronal”, un área que Dierssen califica como crucial para entender cómo opera el cerebro en las personas con síndrome de Down. “La plasticidad neuronal afecta a la capacidad de actuar y cambiar con el entorno, aspectos estos afectados en las personas con esta discapacidad intelectual. Además sabemos que esta plasticidad es más importante durante el desarrollo (en los primeros años de vida), porque es cuando van a formarse los circuitos neuronales. Si en la infancia hay un buen entrenamiento cognitivo va a ser más fácil conseguir la plasticidad neuronal en la edad adulta”, afirma. “Ahora sabemos que podremos mejorar la capacidad cognitiva de las personas con síndrome de Down” -manifiesta la experta-. La clave está en “la epigalocatequina galato (un polifenol del té verde) en combinación con un programa de estimulación cognitiva, que mejora memoria, funciones ejecutivas (planificación y resolución de problemas) y competencias en la vida diaria de las personas con síndrome de Down”, anuncia la especialista.

Este compuesto fruto de las investigaciones del IMIM (Instituto de Investigación Hospital del Mar [Barcelona]) y del Centro de Regulación Genómica se comercializa ya en España con el nombre de FontUp y cuenta con el aval de DOWN ESPAÑA, que colaboró en la investigación y en su difusión. Para Dierssen, aún son muchos los interrogantes en relación a este compuesto porque “queda mucho por investigar”.

Alzhéimer: primera causa de mortalidad entre las personas con síndrome de Down
Por otro lado, Sebastián Videla, director asistencial del Centro Médico Down de Barcelona, considera que el gran reto al que se enfrenta ahora la medicina que atiende al colectivo de personas con síndrome de Down es su envejecimiento temprano, que en estos sujetos “llega a partir de los 40 años, 20 años antes que en la población general”. En este sentido se expresa también Juan Fortea, neurólogo especializado en conducta y demencias, que es tajante al afirmar que “hoy en día, el principal problema médico y la primera causa de mortalidad entre las personas con síndrome de Down es la enfermedad de Alzheimer”. De hecho, en palabras de Fortea, “el síndrome de Down es una forma pre-sintomática del Alzhéimer”. El neurólogo alerta que “estamos diagnosticando muy tarde esta enfermedad, ya que los problemas de memoria tienden a no ser detectados con antelación”, y ha solicitado invertir en investigación para mejorar el conocimiento sobre esta correlación.

Referencia:
1. Ruiz-Mejias, Martinez de Lagran et al. “Overexpression of Dyrk1A, a Down syndrome candidate, decreases excitability and impairs gamma oscillations in the prefrontal cortex” The Journal of Neuroscience. 30 March 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2517-15.2016