Cerebros con Autismo: ¿Sub o Hiper Conectados?

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In Garcia Dominguez et al.'s EEG study, children with autism had increased "coherency" between electrodes overlying the visual cortex Source

Desde hace un tiempo, la opinión predominante ha sido que los cerebros de las personas con autismo están “Subconectados”, y que esta falta de comunicación entre las diferentes partes del cerebro causan algunas de las características del autismo. Es una idea intuitivamente plausible, pero también es probablemente una simplificación excesiva.

Recientemente, varios estudios han señalado exactamente lo contrario, el aumento de la conectividad en el autismo. La historia que emerge es que los niños con autismo tienen cerebros “hiper-conectado” pero se van desconectando a medida que envejecen.

Pero eso es solo una parte de la historia. Si tomamos los nuevos datos de imágenes cerebrales realizadas a niños, y tratamos de conciliar con los datos de antiguas imágenes del cerebro que consisten principalmente en estudios de adultos. Hay, sin embargo, muchas otras diferencias entre los estudios en cuanto a los métodos que utilizan y, quizás lo más importante, la forma en que se analizaron los datos.

Además, todavía no entendemos realmente lo que muchas de estas mediciones de “conectividad” significan realmente. Y en realidad no está claro cómo los cambios en la conectividad pueden relacionarse con el desarrollo del autismo a nivel conductual. Ciertamente, las personas con autismo cambian a medida que envejecen, pero no creo que nadie discuta que los adultos con autismo son lo contrario de los niños con autismo. Es un área fascinante de la investigación, pero todavía hay un montón de agujeros en la trama.

A principios de este mes he contribuido en una “Cross Talk” en la página web SFARI, en la que Damien Fair, Tal Kenet, John Rubenstein, y yo mismo, expresamos nuestras ideas en un post anterior de Vinod Menon, discutiendo precisamente estas cuestiones.

También fui entrevistado por Emily Anthes para un artículo en la web de SFARI sobre dos papers recientes que daban constancia de la conectividad hiper en el autismo: un estudio de resonancia magnética funcional por Kaustubh Supekar y sus colegas de Stanford, y un estudio de Electroencefalograma (EEG) por Luis García Domínguez y colegas en Toronto.

Inevitablemente, mis largas respuestas a las preguntas de Emily se editaron hasta quedar en un par de citas cortas. Así que, con el permiso de Emily, estoy publicando las preguntas y respuestas completas. Estoy muy interesado en las opiniones de otras personas.

Respecto al artículo de Supekar et al: El uso que los investigadores hacen de tres cohortes independientes parece impresionante. ¿Esto es notable / inusual?

Este es un paso muy importante, sobre todo porque a menudo hay resultados contradictorios entre los estudios. Esto demuestra que el efecto es robusto y no sólo un capricho de la muestra particular de los niños del ensayo. Sin embargo, no hay que interpretar el hecho de que hay diferencias entre los grupos en los tres estudios en el sentido de que esto es cierto para todas las personas con autismo, o incluso a todas las personas con autismo de los estudios.

También en relación con al artículo de Supekar et al ¿Qué piensa usted de la sugerencia de que la conectividad puede cambiar a medida que los niños con autismo ? ¿Puede ayuda a explicar algunos de los resultados contradictorios en la literatura >científica

Es posible, aunque creo que necesitamos una comparación directa con los datos de los adultos analizados exactamente de la misma manera que los datos de los niños. Dado su argumento, me sorprende Supekar et al no miró para ver si había una correlación con la edad en el estudio. Si realmente hay un cambio de hiperconectividad en los niños pequeños a subconectividad en adolescentes y adultos entonces esperaríamos ver que hiperconectividad es más pronunciada en los niños más pequeños. Eso no sería en sí mismo una evidencia concluyente, necesitaríamos un estudio longitudinal para poner a prueba la idea correcta, pero sería el punto de partida obvio.

El artículo de PLoS One utiliza EEG para estudiar la conectividad ¿Es esto inusual? ¿Tiene el EEG alguna ventaja o desventaja particulares sobre IRM (imagen por resonancia magnética) cuando se trata de estudiar la conectividad?

Para mí tiene mucho más sentido utilizar EEG o MEG para mirar a la conectividad. Hay un montón de estudios que han hecho esto antes, aunque al igual que los datos de la fMRI, los resultados son bastante desordenadas y contradictorios. La gran ventaja de EEG y MEG es que tienen muy buena resolución en el tiempo por lo que se pueden recopilar cambios rápidos y dinámicos en la conectividad que están involucrados en los procesos cognitivos.

Mientras que las personas a menudo hablan acerca de la conectividad de fMRI en términos de “comunicación” entre las diferentes partes del cerebro, es más exacto hablar de “co-activación”. Realmente estamos hablando sólo de las regiones del cerebro aumentando y disminuyendo su activación juntas al menos al mismo tiempo, más o menos una vez por segundo o menos. De hecho, Supekar et al. crean un punto de filtrado los datos para que busque sólo en los cambios de frecuencia muy baja (0,01 a 0,05 Hz), por que están buscando en la medida en que las diferentes regiones del cerebro están coactivadas en la escala de tiempo de minutos.

Uno de los problemas con el EEG es que la señal desde cualquier parte del cerebro es recogida (a diferentes grados) por todos los electrodos en el cuero cabelludo. Si encuentra pruebas para la sincronización entre la respuesta a dos electrodos diferentes, es tentador suponer que esto significa que las partes del cerebro por debajo de los dos electrodos están actuando juntos en sincronía. Pero podría ser simplemente que los dos electrodos están midiendo la misma actividad de la misma fuente en el cerebro. Domínguez, en su articulo, utiliza una técnica relativamente nueva matemática que se demanda para eliminar este problema. Mi entendimiento es que se ve de manera efectiva a las partes de la respuesta del cerebro que están casi, pero no perfectamente sincronizadas (en el supuesto de que la sincronización perfecta es casi seguro que refleje la misma respuesta cerebral que se mide en dos lugares).

De cara al futuro, ¿cómo podemos ayudar a aclarar algunas de las contradicciones en la literatura científica?

Los investigadores deben utilizar las mismas técnicas en diferentes poblaciones. También tienen que someter los datos de las mismas muestras a diferentes análisis. De esa manera podemos empezar a calcular cuánto -de las contradicciones- se debe a diferencias en las características de los participantes (por ejemplo, la edad, la severidad del autismo) y cuánto se debe a los diferentes métodos y análisis utilizados por diferentes grupos de investigación. También tenemos que mirar la persona, así como las diferencias de grupo, y para eso necesitamos saber qué tan confiables son estas medidas (es decir, si se prueba en la misma persona dos veces, se obtiene el mismo resultado).

Referencias:

  1. García Domínguez L, Stieben J, Pérez Velázquez JL, & Shanker S (2013). The imaginary part of coherency in autism: differences in cortical functional connectivity in preschool children. PloS one, 8 (10) PMID: 24098409
  2. Supekar K, Uddin LQ, Khouzam A, Phillips J, Gaillard WD, Kenworthy LE, Yerys BE, Vaidya CJ, & Menon V (2013). Brain hyperconnectivity in children with autism and its links to social deficits. Cell reports, 5 (3), 738-47 PMID: 24210821

Enlaces SFARI (en inglés):

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