Nueva evidencia de un período crítico de neuroplasticidad en el lóbulo frontal durante la adolescencia

Nueva evidencia de un período crítico de neuroplasticidad en el lóbulo frontal durante la adolescencia

En un artículo publicado en Progress in Neurobiology, neurocientíficos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh describieron nuevas pruebas convincentes de un período crítico de neuroplasticidad en la región frontal del cerebro durante la adolescencia, un momento en el que se producen enfermedades mentales graves como la depresión y la esquizofrenia, y en el que se producen comportamientos de riesgo.

Utilizando más del doble de resolución de una resonancia magnética típica, los investigadores encontraron cambios relacionados con la edad en el equilibrio relativo de los neurotransmisores inhibidores y excitadores en la corteza prefrontal, un área del cerebro responsable de la cognición, la toma de decisiones, la memoria a corto plazo y la moderación del comportamiento social. El estudio amplía la comprensión de los científicos sobre la neuroplasticidad crítica en la infancia al proporcionar la primera evidencia de plasticidad en la corteza frontal en la adolescencia.

La corteza prefrontal suele describirse como el "líder del cerebro". En lugar de tocar un instrumento específico, coordina múltiples instrumentos y regiones del cerebro para determinar funciones complejas como la percepción o el control de las emociones”.

Beatriz Luna, Ph.D., autora principal, profesora de psiquiatría en Pitt

"Este artículo proporciona evidencia biológica de lo que todos sospechábamos sobre el comportamiento de los adolescentes", añadió Luna. "La adolescencia es el momento en que la cognición se especializa en apoyar la transición a la edad adulta y determinar trayectorias de desarrollo del cerebro a lo largo de la vida que pueden verse descarriladas, por ejemplo, en enfermedades mentales".

La adolescencia es una parte única del desarrollo que ha desconcertado tanto a los investigadores como a los padres durante generaciones. Este período de crecimiento y desarrollo, caracterizado por una mayor búsqueda de sensaciones, adaptativa para adquirir nuevas experiencias necesarias para la especialización del cerebro en la edad adulta, comienza con el inicio de la pubertad y generalmente se estabiliza cuando la persona alcanza los 18 años o un poco más.

La plasticidad cerebral en el período crítico se desencadena por una mayor función excitadora en relación con la función inhibidora, lo que indica que los sistemas neuronales deben reorganizarse para recuperar el equilibrio.

Como parte del estudio, los científicos examinaron los niveles de dos sustancias químicas cerebrales: glutamato y ácido gamma-aminobutírico, o GABA, en la corteza frontal. El glutamato y el GABA abundan en el cerebro. Las neuronas usan glutamato para enviar señales de activación o excitación a través de sus brotes, mientras que GABA se usa para amortiguarlas e inhibir la activación cerebral. Este equilibrio entre excitación e inhibición es crucial para el cerebro y para lo que pretende lograr el desarrollo cerebral.

A diferencia de estudios anteriores que utilizaron técnicas de imágenes cerebrales menos sensibles y solo examinaron los niveles de glutamato o GABA, el estudio de Luna y su grupo examina el equilibrio entre estos dos neurotransmisores midiendo sus niveles con un mayor grado de precisión.

Utilizando imágenes cerebrales en vivo de alta resolución en 144 participantes adolescentes y adultos, los investigadores encontraron que el equilibrio entre el glutamato excitador y el GABA inhibidor aumentaba en la edad adulta. Este aumento se debió principalmente a una disminución significativa en los niveles de glutamato, que se acercaban a los niveles de GABA con la edad.

En conjunto, los resultados iluminan la plasticidad del período crítico en la corteza frontal del cerebro y subrayan que durante la adolescencia, la configuración dinámica de la región del cerebro que respalda la cognición y el control cognitivo tiene implicaciones importantes sobre cómo entendemos los mecanismos biológicos del aumento de la búsqueda de sensaciones y otros comportamientos adaptativos que respaldan las vías cerebrales adultas. Ampliar la comprensión de los cambios químicos en el cerebro y definir los mecanismos biológicos normativos de la plasticidad cerebral es clave para desarrollar terapias dirigidas a los trastornos mentales.

"Es importante examinar los cambios fundamentales en el cerebro que impulsan la transición de la adolescencia a la edad adulta", dijo la autora principal María Perica, investigadora pasante en psicología clínica en Pitt. "El conocimiento incompleto del desarrollo normativo del cerebro limita nuestra comprensión de lo que impulsa algunos de los cambios que observamos clínicamente".

Los autores adicionales de este estudio incluyen a Finnegan Calabro, Ph.D., Bart Larsen, Ph.D., Will Foran, Ph.D., Victor Yushmanov, Ph.D. y Chan-Hong Moon, Ph.D., todos de Pitt; Hoby Hetherington, Ph.D., de la Universidad de Missouri; y Brenden Tervo-Clemmens, Ph.D., del Hospital General de Massachusetts y la Facultad de Medicina de Harvard.

Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud (Subvención MH067924) y la Fundación Staunton Farm.

Fuente:

universidad de pittsburgh

Referencia:

Perica, MI, et al. (2022) El desarrollo del GABA frontal y el glutamato respalda el equilibrio entre excitación e inhibición desde la adolescencia hasta la edad adulta. Avances en neurobiología. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102370.

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