El tálamo es una gran masa de materia gris con forma de huevo situada en la parte dorsal del diencéfalo. Es una estructura relativamente pequeña pero muy compleja en su organización funcional. Normalmente se le define como una estación de relevo y filtro por donde pasa toda la información sensorial, menos la olfativa, antes de llegar a la corteza, donde dicha información es procesada. También transmite señales motoras y regula la conciencia, el sueño, la cognición sensorial, el estado de alerta, la atención y el aprendizaje.

Puesto que muchas personas con trastorno del espectro del autismo (TEA) presentan anomalías sensoriales ha habido interés en el tálamo ya que el filtro sensorial podría funcionar de forma diferente en el autismo, ayudando a explicar por qué algunas personas autistas son inusualmente hiposensibles o hipersensibles a algunos estímulos sensoriales.

A mediados de la década de 2000, los investigadores establecieron que las señales del tálamo ayudan a determinar cómo partes de la corteza cerebral se sintonizan con ciertos estímulos sensoriales en ratones en desarrollo, subrayando el papel de esta estructura diencefálica en la maduración del cerebro. Esto sugirió que, en el autismo, el tálamo podría desempeñar algún papel en la especialización funcional atípica de la corteza cerebral durante el desarrollo.

Pronto, los científicos documentaron una comunicación atípica entre el tálamo y la corteza en las personas con autismo. En 2006, Mizuno y su equipo vieron que las personas con autismo mostraban una conectividad global mayor, especialmente en la ínsula izquierda y en las regiones postcentrales y frontales medias derechas. Estos hallazgos no encajaban con la hipótesis de una menor conectividad general en el autismo y en su lugar sugieren que la conectividad subcortical puede ser hiperfuncional, compensando potencialmente la conectividad cortico-cortical reducida.

Los investigadores han acumulado numerosas pruebas de que el tálamo contribuye a las respuestas sensoriales inusuales de las personas con autismo. Por ejemplo, cuanto más fuertes son las conexiones entre el tálamo y la corteza auditiva, más sensible a los sonidos tiende a ser una persona autista (Linke et al., 2018). Y un estudio de 38 niños, la mitad de los cuales eran autistas, se centró en el núcleo pulvinar del tálamo. Este núcleo está implicado en el procesamiento sensorial atípico dado su papel en la atención selectiva, la regulación y la integración sensorial. Los niños con autismo presentaban una comunicación inusual entre el tálamo y la corteza cerebral cuando se expusieron a un fuerte ruido o a rozar el brazo con un trozo de tela áspera. En los participantes con TEA, la conectividad entre el núcleo pulvinar y la amígdala se correlacionó con la gravedad de los síntomas una respuesta sensorial exagerada. Los déficits en la modulación de la conectividad tálamo-cortical en los muchachos con TEA pueden reflejar una menor inhibición tálamo-cortical en respuesta a la estimulación sensorial, lo que podría llevar a una dificultad para filtrar y/o integrar la información sensorial. Un aumento de la conectividad de la amígdala con el núcleo pulvinar podría ser parcialmente responsable de los déficits de atención selectiva, ya que la amígdala indica al cerebro que atienda a los estímulos sensoriales de distracción.

Las alteraciones en la química del cerebro proporcionan más apoyo a un papel central del tálamo en el autismo. El tálamo de las personas con autismo contiene niveles bajos de N-acetil aspartato, un marcador de la integridad neuronal, y muestra otras diferencias químicas con respecto al de los controles. Dos años después, los investigadores informaron de un posible déficit en las concentraciones de ácido gamma-aminobutírico (GABA), una molécula inhibitoria que amortigua la actividad cerebral, tanto en el tálamo como en la corteza prefrontal en adultos con autismo. Los bajos niveles de GABA en los circuitos neuronales que unen el tálamo y la corteza cerebral también se han asociado a la sensibilidad sensorial en personas con autismo, en las que los estímulos sensoriales típicos se vuelven molestos o abrumadores.

La falta de GABA puede hacer que el tálamo no sólo sea más sensible a los estímulos, sino también menos selectivo en la información que transmite. Un filtro talámico «permeable» puede ayudar a explicar las dificultades que tienen algunos autistas para centrarse en una conversación concreta en una fiesta, por ejemplo, donde hay muchas otras conversaciones alrededor.

Esta función de filtrado también ayuda a regular el sueño, en parte al amortiguar las entradas sensoriales cuando las personas están durmiendo. Un tálamo que no filtra los estímulos durante el sueño podría provocar insomnio u otros problemas de sueño, que son frecuentes en los autistas. En apoyo de esta idea, los niños autistas con conexiones atípicamente fuertes entre el tálamo y la corteza cerebral también tienden a tener más problemas de sueño que los que tienen conexiones más débiles.

Los estudios sugieren un patrón de sobreconectividad entre el tálamo y las áreas sensoriales de la corteza, y una infraconectividad con las áreas implicadas en la cognición social, la memoria y la planificación, como la corteza prefrontal. Cada vez hay más evidencias de que el papel del tálamo en el autismo se extiende a la emoción, la cognición y la regulación del comportamiento social. La conectividad alterada entre el tálamo y la corteza tiene probablemente que ver con las dificultades sociales de los autistas, así como con algunos de sus problemas con la función ejecutiva, que incluye el control de los impulsos y la flexibilidad cognitiva necesarios para una interacción social fluida.

Los estudios en modelos de ratón de autismo también apoyan un papel para el tálamo en el comportamiento social. Los investigadores informaron en 2017 que la actividad en un circuito que vincula la corteza prefrontal y el tálamo mediodorsal es más débil de lo normal en tres modelos de ratón de autismo y se asocia con cambios en el comportamiento social. Pero, sorprendentemente, la inhibición del circuito -en lugar de aumentar su actividad- alivia estos problemas sociales. En otras palabras, las alteraciones de la función cortical pueden estar compensando una actividad atípica en una zona más profunda del cerebro.

En ratones que se usan como modelos de autismo se ha visto una actividad reducida en un conjunto de neuronas que envían señales desde el tálamo a la corteza prefrontal. En otros experimentos con ratones de tipo salvaje, los investigadores demostraron que la activación de estas mismas neuronas que unen el tálamo mediodorsal y el córtex prefrontal medial hace que los animales sean menos sociales; pasan menos tiempo investigando a otros congéneres. En conjunto, estos resultados sugieren que las aferencias del tálamo son necesarias para que el córtex prefrontal regule el comportamiento social.

Otros investigadores especulan que estas conexiones alteradas del tálamo con el córtex prefrontal también pueden ser la base de los intereses restringidos y los comportamientos repetitivos que se dan en el autismo. Un tálamo que funciona mal puede ser incapaz de ayudar a frenar el impulso de repetir un comportamiento o puede fijarse en algo cuando es el momento de seguir adelante.

En los últimos años, hemos avanzado también en la comprensión de la anatomía del tálamo, que se compone de muchas subunidades o núcleos. Cada núcleo tiene conexiones con partes específicas del cerebro, y probablemente funciones distintas que pueden afectar a rasgos particulares del autismo. Se apunta a un papel del tálamo mediodorsal en el comportamiento social, mientras que otros núcleos parecen gobernar aspectos del aprendizaje, la atención y otras funciones cognitivas. Los ratones que carecen del gen PTCHD1 -vinculado al autismo- en el núcleo reticular talámico son hiperactivos y con problemas de atención, lo que sugiere que esta subregión puede desempeñar un papel en estas actividades. Anular el PTCHD1 en otro núcleo del tálamo, el anterodorsal, provoca problemas de aprendizaje y memoria en los ratones. La alteración de otros genes vinculados al autismo en el tálamo anterodorsal produce resultados similares, lo que apunta a una función cognitiva de esta parte de la estructura.

Basándose en estas evidencias se han propuesto distintos enfoques terapéuticos que podrían quizá revertir algunos problemas, como mejorar el comportamiento social, disminuir los problemas de atención o memoria o disminuir también los comortamientos repetitivos. En última instancia, una comprensión más precisa de las funciones de los núcleos talámicos podría ayudar a los investigadores a abordar dificultades específicas de las personas con autismo. Un fármaco dirigido a las neuronas del núcleo reticular talámico podría tratar los problemas de concentración, por ejemplo, o la estimulación cerebral profunda podría modular la actividad del tálamo mediodorsal para potenciar las habilidades sociales.

 

Para leer más:

• Deweerdt S (2021) Brain’s sensory switchboard has complex connections to autism. Spectrum News 15 de noviembre. https://www.spectrumnews.org/news/brains-sensory-switchboard-has-complex-connections-to-autism/
• Green SA, Hernandez L, Bookheimer SY, Dapretto M (2017) Reduced modulation of thalamocortical connectivity during exposure to sensory stimuli in ASD. Autism Res 10(5): 801-809.
• Linke AC, Keehn RJJ, Pueschel EB, Fishman I, Ralph-AxelMüller R-A (2018) Children with ASD show links between aberrant sound processing, social symptoms, and atypical auditory interhemispheric and thalamocortical functional connectivity. Develop Cogn Neurosci 29: 117-126.
• Mizuno A, Villalobos ME, Davies MM, Dahl BC, Müller R-A (2006) Partially enhanced thalamocortical functional connectivity in autism. Brain Res 1104(1): 160-174.