Descubren dos subtipos de autismo a través de escaneos cerebrales

Un equipo internacional de científicos descubrió que el autismo podría incluir al menos dos subtipos biológicos distintos, cada uno definido por un patrón diferente de comunicación cerebral. Un subtipo se caracteriza por niveles inusualmente altos de conectividad entre regiones del cerebro, mientras que el otro presenta una conectividad reducida. Este hallazgo podría allanar el camino hacia enfoques más personalizados en el diagnóstico, cuidado y tratamiento del autismo.

La investigación fue liderada por el Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) en Rovereto, Italia, y el Child Mind Institute en Nueva York, con contribuciones adicionales de la Universidad de Trento. Los resultados se publicaron en Nature Neuroscience.

Conectividad Cerebral Revela Subtipos Ocultos de Autismo

La investigación fue coordinada por Alessandro Gozzi, PhD, director del Centro de Neurociencia y Sistemas Cognitivos (CNCS) del IIT, y Adriana Di Martino, MD, directora fundadora del Centro de Autismo en el Child Mind Institute. Según los investigadores, este esfuerzo representa la primera gran iniciativa para conectar sistemáticamente los patrones observados en imágenes cerebrales humanas (mediante fMRI) con sus causas biológicas subyacentes utilizando modelos de ratón. Al vincular patrones específicos de conectividad cerebral a procesos moleculares distintos, el trabajo proporciona una base para futuras estrategias de medicina de precisión en el autismo.

Para realizar el estudio, el equipo examinó la conectividad cerebral funcional en 20 modelos de ratón diferentes y analizó escaneos cerebrales de 940 niños y jóvenes con autismo. Estos resultados se compararon con escaneos de más de 1,000 individuos neurotípicos.

El análisis reveló dos subtipos consistentes de autismo. Uno mostró una comunicación reducida entre regiones cerebrales, conocido como hipoconectividad, y se asoció con vías sinápticas. El segundo mostró una comunicación aumentada entre regiones cerebrales, denominado hiperconectividad, y estuvo vinculado a sistemas biológicos relacionados con la inmunidad. Juntos, estos dos grupos representaron aproximadamente el 25% de los individuos con autismo incluidos en el estudio.

"Durante décadas, hemos observado una enorme variabilidad en cómo se manifiesta el autismo, pero carecíamos de evidencia directa de que estas diferencias reflejaban una biología subyacente distinta", comentó Dr. Alessandro Gozzi. "Nuestro enfoque nos permitió aislar factores genéticos e inmunológicos específicos y luego traducir esas firmas a escaneos cerebrales humanos, mostrando que diferentes patrones de conectividad codifican diferentes vías mecánicas subyacentes al autismo."

Modelos de Ratón Proporcionan Claves Biológicas

Los investigadores combinaron datos de imágenes cerebrales con análisis genéticos y bioquímicos en ratones. Esto les permitió conectar patrones específicos de conectividad cerebral con cambios que ocurren a nivel celular.

Su trabajo mostró cómo los mecanismos moleculares que involucran sinapsis y el sistema inmunológico pueden producir patrones de conectividad distintos que pueden detectarse mediante fMRI. Estos hallazgos permitieron al equipo establecer firmas biológicas de referencia en ratones y luego buscar patrones coincidentes en escaneos cerebrales humanos.

"Los modelos de ratón nos dieron una 'piedra de Rosetta' biológica", explicó Dr. Adriana Di Martino. "Podíamos ver qué vías biológicas impulsan qué firmas de conectividad y luego buscar esos mismos patrones en humanos."

Imágenes Cerebrales Humanas Confirman los Hallazgos

Los datos de imágenes humanas provienen de la Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE), una gran iniciativa internacional de neuroimagen cofundada por Dr. Di Martino que combina conjuntos de datos de centros de investigación de todo el mundo, así como del Child Mind Institute.

Cuando los investigadores analizaron los datos humanos, encontraron los mismos patrones de hiperconectividad y hipoconectividad identificados en los modelos de ratón.

Análisis adicionales de expresión génica reforzaron los hallazgos. Las regiones cerebrales asociadas con la hipoconectividad mostraron enriquecimiento de genes sinápticos, mientras que las regiones hiperconectadas estaban enriquecidas por genes relacionados con la inmunidad. Estos resultados coincidieron estrechamente con los mecanismos biológicos observados en los estudios con ratones.

Es importante destacar que los mismos subtipos aparecieron de manera consistente en múltiples conjuntos de datos independientes, demostrando que los hallazgos eran reproducibles.

"Encontrar los mismos subtipos reproducibles en docenas de sitios de investigación independientes fue una validación crítica", añadió Dr. Gozzi.

Hacia un Cuidado del Autismo Más Personalizado

Los dos subtipos también mostraron diferencias en la organización cerebral general y exhibieron diferencias moderadas en las evaluaciones estándar del autismo. Los individuos en el grupo de hiperconectividad tendieron a puntuar algo más alto en las medidas de gravedad del autismo.

"Los marcadores biológicos basados en el cerebro revelan distinciones que las evaluaciones conductuales actuales no capturan completamente", observó Dr. Di Martino.

Los investigadores advirtieron que estos dos patrones de conectividad probablemente representan solo una parte de la diversidad biológica del autismo. Creen que pueden surgir subtipos adicionales a medida que se disponga de conjuntos de datos más grandes y los métodos analíticos continúen mejorando.

El estudio fue apoyado a través de una colaboración internacional coordinada por el Istituto Italiano di Tecnologia y el Child Mind Institute. La financiación fue proporcionada por la Simons Foundation Autism Research Initiative, el Consejo Europeo de Investigación a través de los proyectos #DISCONN y #BRAINAMICS, la Brain and Behavior Foundation, Fondazione Telethon y el Instituto Nacional de Salud Mental de EE. UU..