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El CSIC identifica un “interruptor” genético que traduce la estimulación ambiental en mejoras cognitivas
Un estudio revela cómo las experiencias tempranas dejan una huella estable en el cerebro a través del factor AP-1.
Un equipo del Instituto de Neurociencias (IN), centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, ha identificado un mecanismo molecular clave que explica cómo el entorno en el que crecemos influye directamente en la memoria y el aprendizaje. El estudio, realizado en ratones y publicado en Nature Communications, demuestra que la exposición a estímulos durante la infancia y adolescencia deja una huella estable en el cerebro al regular la actividad del factor de transcripción AP-1, un elemento crucial para la plasticidad neuronal.
El equipo del laboratorio Mecanismos transcripcionales y epigenéticos de la plasticidad neuronal, dirigido por el investigador del CSIC Ángel Barco, comparó el desarrollo de ratones jóvenes criados en tres tipos de entorno: uno enriquecido con estímulos sensoriales, actividad física e interacción social; uno estándar; y uno empobrecido, caracterizado por el aislamiento y la falta de estímulos.
Los resultados mostraron diferencias claras en el rendimiento en tareas de aprendizaje y memoria: los animales criados en entornos enriquecidos mejoraron su capacidad cognitiva, mientras que los de entornos empobrecidos obtuvieron peores resultados.
Mediante técnicas avanzadas de genómica y epigenética, los investigadores comprobaron que estas experiencias modulan de manera sostenida la actividad de AP-1, un complejo proteico que regula redes de genes responsables de fortalecer las conexiones neuronales. Su activación potencia los circuitos cerebrales asociados al aprendizaje, mientras que su reducción provoca un efecto contrario.
Para validar el papel de AP-1, el equipo bloqueó experimentalmente el gen Fos, una de sus subunidades esenciales. Cuando Fos se inhibió, los ratones dejaron de beneficiarse del entorno enriquecido, lo que demuestra que AP-1 no solo acompaña los cambios inducidos por la estimulación ambiental, sino que resulta imprescindible para que estos se produzcan.
El trabajo también revela que el impacto del entorno no es homogéneo en todas las neuronas. Poblaciones neuronales distintas mostraron patrones diferenciados de respuesta, lo que ayuda a explicar por qué ciertos circuitos son especialmente sensibles durante el desarrollo.
"Hemos identificado un interruptor molecular que traduce las experiencias tempranas en cambios duraderos en el cerebro", señala Ángel Barco. “Lo más llamativo es que AP-1 actúa como un punto de convergencia para diferentes tipos de estímulos, desde la interacción social hasta el ejercicio físico”.
Para Marta Alaiz-Noya, coprimera autora del estudio, “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 críticas del desarrollo”.
Federico Miozzo, también coprimero autor, destaca que estos resultados “refuerzan la idea de que las experiencias tempranas no solo enriquecen la vida, sino que dejan una huella biológica estable en el cerebro”. Además, considera que estos hallazgos pueden orientar el desarrollo de terapias dirigidas a trastornos del neurodesarrollo o al deterioro cognitivo.
El estudio ha contado con la participación de investigadores de la Universidad de Varsovia, responsables del análisis bioinformático de la metilación del ADN en los distintos entornos. La investigación ha sido financiada por la Fundación “la Caixa”, la Agencia Estatal de Investigación, el Instituto de Salud Carlos III, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y la Generalitat Valenciana.
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