Las distribuciones de marcadores interneuronales consistentes entre humanos y primates no humanos se correlacionan con la amplitud de la señal cortical y el riesgo genético de esquizofrenia en la población general. Además, pueden explicar las diferencias regionales en la función cerebral hereditaria, según los datos del estudio publicados en Comunicaciones de la naturaleza.
Las interneuronas representan del 20% al 30% de las neuronas corticales y desarrollan conexiones estereotipadas con las neuronas de proyección excitatoria. La mayoría de las interneuronas expresan ciertos marcadores genéticos como la somatostatina (SST), la parvalbúmina (PVALB) o el péptido vasoactivo intestinal (VIP). Mientras que las interneuronas SST se dirigen a las dendritas de las neuronas de proyección cortical para regular su entrada, las interneuronas PVALB hacen sinapsis en las regiones periosomáticas y regulan la salida.
El aumento de la densidad de las interneuronas SST puede filtrar señales corticales ruidosas o irrelevantes y estimular la cognición necesaria para un pensamiento de orden superior, mientras que los aumentos en las interneuronas PVALB pueden producir una inhibición de retroalimentación más fuerte en las neuronas excitadoras y pueden ser adecuadas para procesar estímulos sensoriomotores que cambian constantemente. Las distribuciones espaciales de los subtipos interneuronales pueden ser la base de las diferencias de señalización regional en la lámina cortical.
Kevin M. Anderson, candidato a doctorado en el departamento de psicología de la Universidad de Yale, New Haven, Connecticut, y sus colegas utilizaron datos de expresión génica humana disponibles públicamente de 6 donantes post mortem y analizaron datos de expresión génica del Allen Human Brain Atlas y el NIH Blueprint Atlas de primates no humanos. Se basaron en imágenes in vivo y análisis genéticos de individuos blancos que envejecen en el Reino Unido.
Los investigadores encontraron una relación espacial negativa entre SST y PVALB en muestras humanas y de primates, lo que sugiere que los gradientes de marcadores interneuronales pueden reflejar una característica organizativa esencial de la corteza de los primates. Las interneuronas SST fueron más densas dentro de la corteza prefrontal medial, la ínsula anterior y los polos temporales. En contraste, las interneuronas PVALB fueron más frecuentes dentro de la corteza parietal visual, motora y dorsal. La correlación negativa entre la distribución de SST y PVALB también se encontró en regiones subcorticales, incluidos el hipotálamo, el globo pálido, la amígdala y el tálamo, pero no el hipocampo, el tegmentum ventral / sustancia negra y el cuerpo estriado.
Los datos de modelos animales y análisis de tejido postmortem indican que la disfunción interneuronal es una característica esencial de la esquizofrenia. Para determinar si la variación genética relacionada con las interneuronas está relacionada con el riesgo de la enfermedad, los investigadores probaron si el riesgo poligénico de esquizofrenia es mayor entre las variantes de polimorfismo de un solo nucleótido, a saber, PVALBSNP y SSTSNP, en relación con el resto del genoma. Observaron aumentos significativos en el riesgo poligénico de esquizofrenia para PVALBSNP, pero no para SSTSNP.
Los investigadores señalaron que «la esquizofrenia es una de las formas más heredables de enfermedades psiquiátricas, con líneas convergentes de evidencia que apuntan a las anomalías interneuronas GABAérgicas y parvalbúmina como características cardinales del trastorno». Se cree que las anormalidades en las interneuronas PVALB subyacen a la interrupción relacionada con el trastorno de las oscilaciones de la banda gamma y la memoria de trabajo.
Las limitaciones incluyeron el uso de marcadores moleculares individuales para inferir la presencia relativa de interneuronas SST y PVALB, el uso de culpa por lógica de asociación para nominar conjuntos de genes relacionados con interneuronas y el uso de una población heterogénea para imágenes in vivo y análisis genéticos.
Los investigadores concluyeron: «Al integrar datos genéticos, transcripcionales y de neuroimagen, demostramos que las distribuciones espaciales de las interneuronas están estereotipadas entre las especies y el desarrollo, y explican una parte sustancial de la variación heredable en RSFA [resting state signal amplitude], una medida de la actividad cerebral in vivo «.
Referencia
Anderson KM, Collins MA, Chin R, Ge T, Rosenberg MD, Holmes AJ. Asociación transcripcional y de imagen genética de interneuronas corticales, función cerebral y riesgo de esquizofrenia. Comunicaciones de la naturaleza. 2020. doi.org/10.1038/s41467-020-16710-x.
