Un equipo de investigadores del Instituto de Neurociencias (IN), que forma parte del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, ha realizado un descubrimiento significativo sobre el impacto de los entornos estimulantes en el desarrollo cognitivo. Este estudio, publicado en Nature Communications, revela un mecanismo molecular que explica cómo un ambiente enriquecido durante la infancia puede mejorar la memoria, mientras que la falta de estímulos podría tener efectos negativos.
Los investigadores han identificado que el entorno en el que se crece deja una huella duradera en el cerebro al activar o desactivar el factor de transcripción AP-1. Este elemento actúa como un interruptor que regula la expresión de genes relacionados con la plasticidad neuronal y el aprendizaje. De este modo, se establece un vínculo entre las experiencias vividas y los cambios persistentes en las funciones cognitivas.
Método del estudio y hallazgos clave
Para llevar a cabo esta investigación, el grupo liderado por el científico del CSIC Ángel Barco sometió a ratones jóvenes a tres condiciones diferentes: un entorno enriquecido con juguetes y oportunidades para socializar; un entorno estándar; y uno empobrecido caracterizado por aislamiento y falta de estímulos. Tras varias semanas, los resultados mostraron que los ratones criados en ambientes enriquecidos tenían un rendimiento superior en tareas relacionadas con el aprendizaje y la memoria, mientras que aquellos en entornos empobrecidos presentaron peores resultados.
A través de técnicas avanzadas de genómica y epigenética, se observó que las experiencias tempranas modulan de manera sostenida la actividad del factor AP-1. Su activación potencia redes génicas que fortalecen las conexiones neuronales, mientras que su reducción disminuye estos procesos. Para validar este hallazgo, los científicos bloquearon experimentalmente el gen Fos, parte esencial del complejo AP-1. En este escenario, los ratones no mostraron mejoras cognitivas derivadas del entorno enriquecido, lo que confirma la necesidad de AP-1 para facilitar estos cambios.
Implicaciones del descubrimiento
“Durante décadas hemos sabido que el entorno influye en la capacidad de aprendizaje, pero desconocíamos el mecanismo subyacente. Hemos encontrado un interruptor molecular que traduce estas experiencias tempranas en cambios duraderos”, señala Ángel Barco. Destaca también cómo un mismo factor puede actuar como punto de convergencia para diversas experiencias como estimulación sensorial o interacción social.
El estudio también indica que no todas las neuronas responden igual al entorno. Mediante análisis específicos, se comprobó que AP-1 tiene respuestas diferenciadas en dos tipos neuronales clave para el aprendizaje espacial y la formación de recuerdos. La coautora del estudio Marta Alaiz-Noya, junto a sus colegas Federico Miozzo y Miguel Fuentes Ramos, explican que “la activación robusta de AP-1 en entornos enriquecidos activa programas génicos esenciales para reforzar conexiones neuronales durante etapas críticas del desarrollo”.
Un legado biológico significativo
Los resultados obtenidos refuerzan la idea de que las interacciones sociales y la estimulación ambiental durante la infancia no solo enriquecen las experiencias vitales, sino que también dejan una huella biológica tangible en el cerebro. Esto abre nuevas posibilidades para desarrollar estrategias terapéuticas dirigidas a replicar los efectos positivos de entornos enriquecidos en trastornos neuropsicológicos o situaciones de deterioro cognitivo, según destaca Federico Miozzo.
La investigación ha contado con colaboración internacional, incluyendo a expertos de la Facultad de Matemáticas, Informática y Mecánica de la Universidad de Varsovia (Polonia), quienes participaron en el análisis bioinformático relacionado con los datos obtenidos sobre metilación del ADN en los distintos ambientes estudiados.
IN-CSIC-UMH Comunicación
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Preguntas sobre la noticia
¿Qué descubrió el equipo del Instituto de Neurociencias sobre el entorno estimulante en la infancia?
El equipo descubrió un mecanismo molecular que explica por qué crecer en un entorno estimulante mejora la memoria, al activar o desactivar el factor de transcripción AP-1, que regula la expresión de genes implicados en la plasticidad neuronal y el aprendizaje.
¿Cómo se llevó a cabo el estudio?
Se mantuvieron ratones jóvenes en tres condiciones distintas: un entorno enriquecido con juguetes y socialización, un entorno estándar, y un entorno empobrecido. Los resultados mostraron que los ratones en entornos enriquecidos tenían mejor rendimiento en tareas de aprendizaje y memoria.
¿Cuál es el papel del factor de transcripción AP-1 en este estudio?
AP-1 actúa como un interruptor molecular que traduce experiencias tempranas en cambios duraderos en el cerebro. Su activación potencia redes de genes que fortalecen las conexiones neuronales, mientras que su reducción atenúa esos procesos.
¿Qué implicaciones tienen estos hallazgos para futuras investigaciones?
Los resultados sugieren que la estimulación ambiental durante la infancia no solo mejora la experiencia vital, sino que deja una huella biológica tangible en el cerebro, lo cual podría abrir puertas a estrategias terapéuticas para trastornos del neurodesarrollo o deterioro cognitivo.
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