El Instituto de Neurociencias descubre cómo el entorno influye en el aprendizaje durante la crianza

Crecer en un entorno estimulante durante la infancia y la adolescencia mejora la memoria y el aprendizaje gracias a un mecanismo molecular concreto. Así lo concluye un estudio del Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del CSIC y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, que identifica al factor de transcripción AP-1 como el elemento clave capaz de traducir las experiencias tempranas en cambios duraderos del cerebro. El trabajo, realizado en ratones y publicado en Nature Communications, demuestra que la activación o bloqueo de este factor molecular marca la diferencia entre un mejor o peor desarrollo cognitivo a largo plazo.

La investigación ha estado liderada por el científico Ángel Barco y se ha desarrollado en el laboratorio de Mecanismos transcripcionales y epigenéticos de la plasticidad neuronal del IN. Sus resultados revelan por qué la estimulación ambiental durante la crianza deja una huella estable en el cerebro, mientras que la ausencia de estímulos puede provocar un deterioro de las capacidades de aprendizaje y memoria.

Un interruptor molecular de la memoria

El estudio demuestra que AP-1 actúa como un ‘interruptor’ que regula la expresión de genes implicados en la plasticidad neuronal y el aprendizaje. Según los investigadores, su activación refuerza las conexiones entre neuronas, mientras que su reducción las debilita. De este modo, un mismo factor de transcripción es capaz de convertir la experiencia vital en cambios persistentes de la función cognitiva.

“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, líder del estudio.

Los resultados aportan una base biológica sólida a la idea de que la estimulación sensorial, el ejercicio físico y la interacción social durante las primeras etapas de la vida no solo enriquecen la experiencia individual, sino que modulan la arquitectura funcional del cerebro.

Comparar entornos para medir el aprendizaje

Para llegar a estas conclusiones, el equipo del IN crió ratones jóvenes en tres condiciones ambientales distintas durante varias semanas. Un primer grupo creció en un entorno enriquecido, con juguetes, ruedas de ejercicio y convivencia social; otro, en un entorno estándar; y un tercero, en un entorno empobrecido, caracterizado por el aislamiento y la ausencia de estímulos.

Tras este periodo, los animales fueron sometidos a pruebas de aprendizaje y memoria. Los ratones procedentes del entorno enriquecido mostraron un rendimiento cognitivo claramente superior, mientras que los criados en condiciones empobrecidas obtuvieron peores resultados. Estas diferencias, señalan los autores, no eran pasajeras, sino el reflejo de cambios sostenidos en el cerebro.

Mediante técnicas avanzadas de genómica y epigenética, el equipo analizó posteriormente la actividad cerebral y comprobó que las experiencias tempranas modulaban de forma estable la actividad del factor AP-1. Cuando este se activaba, se potenciaban redes de genes que fortalecen las conexiones neuronales; cuando se reducía, esos mismos procesos se atenuaban.

El papel clave del gen Fos

Para confirmar que AP-1 no solo acompaña estos cambios, sino que es imprescindible para que se produzcan, los investigadores bloquearon de forma experimental el gen Fos, una de las subunidades esenciales del complejo AP-1. Al hacerlo, los ratones dejaron de beneficiarse del entorno enriquecido y la mejora cognitiva se atenuó.

Este experimento demostró que sin la activación de AP-1 no hay ventaja cognitiva, incluso cuando el entorno ofrece estímulos positivos. “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 Barco.

El estudio también muestra que el impacto del entorno no es uniforme en todas las neuronas. Los científicos observaron respuestas distintas de AP-1 en las neuronas piramidales de CA1 y en las neuronas granulares del giro dentado, dos poblaciones fundamentales para el aprendizaje espacial y la formación de recuerdos.

Para Marta Alaiz-Noya, coprimera autora del trabajo 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”.

Implicaciones a nivel asistencial

Federico Miozzo subraya además las implicaciones clínicas de los hallazgos: “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”.

El trabajo ha contado con la colaboración de investigadores de la Facultad de Matemáticas, Informática y Mecánica de la Universidad de Varsovia (Polonia), responsables del análisis bioinformático de los datos de metilación del ADN en los tres tipos de entorno estudiados.

La investigación ha sido financiada por la Fundación “la Caixa”, la Agencia Estatal de Investigación – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, el Instituto de Salud Carlos III, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (Feder) de la Unión Europea y la Generalitat Valenciana.

Suscríbete para seguir leyendo