Siendo una importante contribución científica, las académicas del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, estudiaron cómo se establecería la conectividad funcional de las neuronas mediante células madres pluripotentes inducidas (hIPSC), abriendo la posibilidad de desarrollar estrategias para la detección temprana y posible tratamiento de la esquizofrenia y padecimientos originados durante el desarrollo neuronal embrionario.
La esquizofrenia ha sido ampliamente asociada a problemas de actividad y conectividad cerebral, ya que es un trastorno mental grave que puede provocar una combinación de alucinaciones, delirios y trastornos en el pensamiento y el comportamiento.
Bajo este escenario, las académicas de la Facultad de Ciencias Verónica Palma, Magdalena Sanhueza, junto con los co- autores principales Kris Blanchard y Sofía Puvogel llevaron a cabo el estudio denominado “Alteraciones de la Conectividad Funcional en Redes Neuronales Derivadas de Células Troncales Inducidas de Pacientes con Esquizofrenia”.
En dicha investigación, las especialistas explican que, desde las primeras etapas de formación del sistema nervioso, las emergentes redes neuronales, provenientes de muestras de pacientes con esquizofrenia, presentarían una comunicación defectuosa, es decir menos coordinada y dinámica, lo que podría incrementar el riesgo de desarrollar esquizofrenia frente a eventos estresantes.
Según las científicas de Universidad de Chile, este descubrimiento contribuye a la comprensión de la etiología de la esquizofrenia, un trastorno mental de origen multifactorial, en que confluyen factores genéticos y ambientales. El estudiar la comunicación a nivel neuronal, base de la comunicación cerebral, se entregan nuevas pistas de cómo se generarían los problemas de conectividad cerebral asociados a la esquizofrenia.
De esta forma, la indagación, publicada en la revista Frontiers in Cell and Developmental Biology, presenta una nueva aproximación para poder modelar las etapas tempranas de la enfermedad que ocurren in útero, lo que en un futuro permitirá evaluar el efecto de diversos factores ambientales y/o tratamientos sobre la conectividad neuronal en muestras de pacientes con esquizofrenia.
La académica y directora del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, Verónica Palma, explicó que se investigó cómo se establece la comunicación entre neuronas en etapas tempranas. “Es relevante este descubrimiento porque hay una serie de patologías que afectan al sistema nervioso, donde el funcionamiento de las redes neuronales se ve afectado desde el momento que se está formando”.
A su vez, Palma complementó que “nuestro modelo celular permitirá realizar estudios en el laboratorio conducentes a desarrollar y ensayar tratamientos preventivos en personas con antecedentes de esquizofrenia o inclusive, con otras enfermedades del neurodesarrollo como los trastornos del espectro autista”.
La también académica del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias, Magdalena Sanhueza, aseguró que es un trabajo original que tendrá impacto y es un aporte a la ciencia, porque “se analiza la patología de la esquizofrenia mediante estudios funcionales en poblaciones de neuronas interconectadas, generadas in vitro en el laboratorio a partir de células troncales generadas desde células de la piel de pacientes adultos con esquizofrenia. La actividad eléctrica de las neuronas es monitoreada a través de imágenes de fluorescencia que reflejan aumentos en el calcio intracelular, las que son posteriormente analizadas e integradas a un modelo matemático que permite extraer las propiedades dinámicas de la red en su conjunto.”
En esa línea, la estudiante de doctorado en Biología Celular Molecular y Neurociencias de la Facultad de Ciencia, Universidad de Chile, Sofía Puvogel, explicó su rol en la investigación. “Hemos podido estudiar las dinámicas comunicacionales en estas redes neuronales que conservan la información genética de los pacientes y simulan los primeros estadios del neurodesarrollo y comparar su comportamiento con el de redes neuronales provenientes de sujetos sanos”, indicó.
Colaboración en la indagación
Dentro del equipo de investigadores se encuentra la participación como co-autor principal del doctor en biología molecular, celular y neurociencia, Kris Blanchard, quien diseñó el sistema de adquisición de imágenes de calcio y realizó los registros electrofisiológicos, que sirven para conocer la fisiología de los sistemas neuronales.
El estudiante de Ingeniería en Biotecnología Molecular de la Facultad de Ciencias, Sebastián Arizabalos, quien está realizando su seminario de título sobre esta temática y participa en la investigación explicó que “como nosotros no podemos estudiar directamente el cerebro de una persona que vive con esquizofrenia, debemos buscar otros métodos para responder las preguntas. En este artículo se usaron hIPSC, a partir de las que somos capaces de generar cultivos neuronales y estudiar cómo las neuronas interactúan entre sí”.
Para el estudio de la dinámica comunicacional en las redes neuronales se desarrolló un modelo matemático previamente diseñado para estudiar imágenes cerebrales por la doctora Robyn Miller, colaboradora internacional, y con el aporte científico del equipo conformado mayormente por mujeres, en un equipo integrado además por la doctora Bárbara Casas y la tesista de Ingeniería en Biotecnología Molecular de la Facultad de Ciencias, Delia Garrido-Jara.
Los especialistas explicaron que la dinámica de las redes in vitro presentó una sorprendente similitud con las alteraciones observadas entre distintas regiones del cerebro en pacientes con esquizofrenia. Por lo tanto, este sistema constituye una valiosa herramienta para investigar la organización de las redes neuronales en condiciones normales o patológicas.
Mitos en torno a la esquizofrenia
Las académicas de la Casa de Bello explicaron que la esquizofrenia es un trastorno psiquiátrico y está principalmente asociado a anomalías en el sistema nervioso; las redes neuronales del cerebro de una persona diagnosticada con esquizofrenia tienden a funcionar de manera distinta.
En el artículo se discute ese punto de vista desde un concepto llamado conectividad funcional, permitiendo abrir una oportunidad científica para estudiar y desarrollar otros tratamientos, previos a que se desencadene la esquizofrenia.
Respecto al padecimiento de esquizofrenia, las expertas aclaran que, si bien hay factores genéticos, el hecho que padre o madre o alguien del linaje familiar tengan esquizofrenia, no predispone necesariamente que otro familiar la vaya a padecer.
En ese sentido, las causas asociadas a esta condición, aclararon las científicas, son una combinación de la genética y el ambiente que contribuye al desarrollo de este trastorno.
Los factores de riesgo que pueden desencadenar esta enfermedad son antecedentes familiares, consumo de drogas que alteran la mente psicoactivas o psicotrópicas durante la adolescencia y hechos traumáticos de violencia o vulneración en el entorno, pero las causas son variables y múltiples, entre otros.