Desde hace años se conoce que los niños que crecen en un entorno estimulante mejoran su memoria y capacidad de aprendizaje, sin embargo, se desconocía exactamente por qué. Ahora, un equipo del Instituto de Neurociencias del CSIC y la Universidad Miguel Hernández ha descubierto los mecanismos moleculares que explican la activación de esas capacidades cognitivas a través de los estímulos.
El estudio, realizado en ratones y publicado en Nature Communications, identifica un mediador molecular capaz de traducir experiencias vitales en cambios persistentes en la función cognitiva.
El interruptor para mejorar la memoria y el aprendizaje
demuestra que el entorno durante la infancia y adolescencia deja una huella estable en el cerebro al activar o desactivar el factor de transcripción AP-1, un interruptor que regula la expresión de genes implicados en la plasticidad neuronal y el aprendizaje.
Para llevar a cabo este estudio, el equipo del laboratorio Mecanismos transcripcionales y epigenéticos de la plasticidad neuronal del IN, liderado por el investigador del CSIC Ángel Barco, mantuvo ratones jóvenes en tres condiciones distintas: un entorno enriquecido con juguetes, ruedas para ejercicio y convivencia social; un entorno estándar; y un entorno empobrecido caracterizado por el aislamiento y la ausencia de estímulos.
Tras varias semanas en estos ambientes, los animales que habían madurado en un entorno enriquecido mostraron un rendimiento superior en tareas de aprendizaje y memoria, mientras que los criados en entornos empobrecidos obtuvieron peores resultados en las pruebas cognitivas.
Redes que favorecen conexiones cerebrales
Al analizar el cerebro mediante técnicas avanzadas de genómica y epigenética, los investigadores observaron que las experiencias tempranas modulan de manera sostenida la actividad del factor de transcripción AP-1: su activación potencia redes de genes que fortalecen las conexiones entre neuronas, mientras que su reducción atenúa esos mismos procesos. Para validar de forma funcional este hallazgo, el equipo bloqueó experimentalmente el gen Fos, una de las subunidades esenciales del complejo AP-1.
En estas condiciones, los ratones no se beneficiaron del entorno enriquecido y se atenuó la mejora cognitiva, lo que demuestra que AP-1 no solo acompaña los cambios inducidos por la estimulación ambiental, sino que es necesario para que se produzcan.
El entorno moldea la memoria
“Sabíamos desde hace décadas que el entorno durante la crianza influye en la capacidad de aprendizaje, pero no conocíamos el mecanismo exacto que lo hacía posible. Hemos identificado un interruptor molecular que traduce esas experiencias tempranas en cambios duraderos en el cerebro”, explica Ángel Barco.
“Lo sorprendente es que un mismo factor de transcripción actúe como un punto de convergencia para experiencias tan diversas como la estimulación sensorial, el ejercicio o la interacción social. Es una pieza clave que explica cómo el entorno moldea la memoria”, señala el líder del estudio.
El trabajo también revela que el impacto del entorno no es el mismo en todas las neuronas. Mediante el análisis de poblaciones neuronales específicas, los científicos comprobaron que AP-1 responde de forma distinta en dos tipos distintos de neuronas cruciales para el aprendizaje espacial y la formación de recuerdos.
Para Marta Alaiz-Noya, coprimera autora del estudio junto a Federico Miozzo y Miguel Fuentes Ramos, “la activación robusta de AP-1 en entornos enriquecidos pone en marcha programas génicos que permiten al cerebro entrar en modo aprendizaje, reforzando las conexiones neuronales en etapas especialmente sensibles del desarrollo”, explica.
Huella biológica de la infancia en el cerebro
“En conjunto, estos resultados refuerzan la idea de que la estimulación ambiental y las interacciones sociales durante la infancia y adolescencia no solo enriquecen la experiencia vital, sino que dejan una huella biológica tangible en el cerebro. Además, abren la puerta al desarrollo futuro de estrategias terapéuticas que imiten los efectos del entorno enriquecido en trastornos del neurodesarrollo o en situaciones de deterioro cognitivo”, destaca Federico Miozzo.
