El flujo interrumpido del líquido cerebral puede ser la base de los trastornos del neurodesarrollo

El cerebro flota en un mar de líquido que lo protege contra lesiones, le proporciona nutrientes y se lleva los desechos. Las interrupciones en el flujo y reflujo normal del líquido se han relacionado con afecciones neurológicas, como la enfermedad de Alzheimer y la hidrocefalia, un trastorno que involucra un exceso de líquido alrededor del cerebro.

Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han creado una nueva técnica para rastrear los patrones de circulación de fluidos a través del cerebro. Han descubierto, en roedores, que fluye hacia áreas críticas para el desarrollo y funcionamiento normal del cerebro. Además, los científicos encontraron que la circulación parece anormal en ratas jóvenes con hidrocefalia, una condición asociada con déficits cognitivos en los niños.

Los hallazgos, disponibles en línea en Comunicaciones de la naturalezasugieren que el líquido que baña el cerebro, conocido como líquido cefalorraquídeo, puede desempeñar un papel poco reconocido en el desarrollo normal del cerebro y los trastornos del neurodesarrollo.

«La dinámica del líquido cefalorraquídeo desordenada podría ser responsable de los cambios en el desarrollo cerebral que vemos en niños con hidrocefalia y otros trastornos del desarrollo cerebral», dijo la autora principal Jennifer Strahle, MD, profesora asociada de neurocirugía, pediatría y cirugía ortopédica. Como neurocirujano pediátrico, Strahle trata a niños con hidrocefalia en el St. Louis Children’s Hospital.

«Hay una gran cantidad de trastornos neurológicos en niños pequeños, incluida la hidrocefalia, que están asociados con retrasos en el desarrollo. Para muchas de estas afecciones, no conocemos la causa subyacente de los retrasos en el desarrollo. Es posible que en algunos de estos casos pueda haber alterarse la función de las regiones del cerebro a través de las cuales circula el líquido cefalorraquídeo», dijo Strahle.

Se han realizado muchas investigaciones para mapear el drenaje del líquido cefalorraquídeo en el cerebro de los adultos. Sin embargo, no se sabe bien cómo interactúa el líquido cefalorraquídeo con el cerebro mismo. Las vías del líquido cefalorraquídeo en el cerebro probablemente varíen con la edad, ya que los niños pequeños aún no han desarrollado las vías de drenaje maduras de los adultos.

Strahle; la primera autora Shelei Pan, estudiante de pregrado; y sus colegas desarrollaron una técnica de imágenes de rayos X utilizando nanopartículas de oro que les permitió visualizar los patrones de circulación cerebral en detalle microscópico. Usando este método en ratones y ratas jóvenes, demostraron que el líquido cefalorraquídeo ingresa al cerebro a través de pequeños canales principalmente en la base del cerebro, una ruta que no se ha visto en adultos. Además, encontraron que el líquido cefalorraquídeo fluye hacia áreas funcionales específicas del cerebro.

«Estas áreas funcionales contienen colecciones específicas de células, muchas de las cuales son neuronas, y están asociadas con las principales estructuras anatómicas del cerebro que aún se están desarrollando», dijo Strahle.

«Nuestros próximos pasos son comprender por qué el líquido cefalorraquídeo fluye hacia estas neuronas específicamente y qué moléculas se transportan en el líquido cefalorraquídeo a esas áreas. Hay factores de crecimiento dentro del líquido cefalorraquídeo que pueden estar interactuando con estas poblaciones neuronales específicas para mediar en el desarrollo. , y la interrupción de esas interacciones podría resultar en diferentes vías de enfermedad».

Otros experimentos demostraron que la hidrocefalia reduce el flujo de líquido cefalorraquídeo a distintos grupos de neuronas. Strahle y sus colegas estudiaron una forma de hidrocefalia que afecta a algunos bebés prematuros. Los bebés que nacen prematuramente son vulnerables al sangrado cerebral en el momento del nacimiento, lo que puede provocar hidrocefalia y retrasos en el desarrollo.

Strahle y sus colegas indujeron un proceso en ratas jóvenes que imitaba el proceso en bebés prematuros. Después de tres días, los diminutos canales que transportan líquido cefalorraquídeo desde la superficie externa del cerebro hacia el centro eran menos y más cortos, y la circulación a 15 de los 24 grupos de neuronas se redujo significativamente.

«La idea de que el líquido cefalorraquídeo puede regular la función neuronal y el desarrollo del cerebro no está bien explorada», dijo Strahle. «En el contexto de la hidrocefalia, es común ver una disfunción cognitiva que persiste incluso después de que drenamos con éxito el exceso de líquido. La dinámica desordenada del líquido cefalorraquídeo en estas regiones funcionales del cerebro puede, en última instancia, afectar el desarrollo del cerebro, y normalizar el flujo en estas áreas es una enfoque potencial para reducir los problemas de desarrollo. Es un campo emocionante, y solo estamos comenzando a comprender las diversas funciones del líquido cefalorraquídeo».