Descubren las bases moleculares que explican cómo un entorno estimulante potencia la plasticidad cerebral

Un metaanálisis de más de 300 estudios previos sobre los efectos del enriquecimiento ambiental en el cerebro de roedores ha identificado patrones comunes en la expresión de genes relacionados con la comunicación entre neuronas y la plasticidad sináptica, procesos fundamentales para la adaptación cerebral al entorno.

El trabajo, publicado en la revista Molecular Neurobiology, está coliderado por el Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH), y la Universidad de Varsovia (Polonia). Los resultados refuerzan el papel clave del factor de transcripción AP-1 en los cambios asociados a la estimulación ambiental, en línea con investigaciones anteriores del IN.

Una de las fortalezas del metaanálisis es que analizarlos de manera conjunta aumenta el número de muestras disponibles

Federico Miozzo, Instituto de Neurociencias

El cerebro cambia en respuesta a las experiencias, pero identificar los mecanismos moleculares comunes a estos cambios resulta complejo, ya que cada estudio puede tener condiciones experimentales diferentes.

“Una de las fortalezas del metaanálisis es que, aunque los estudios presentan diferencias entre sí, analizarlos de manera conjunta aumenta el número de muestras disponibles. Esto permite detectar patrones comunes que podrían pasar desapercibidos en investigaciones individuales”, explica Federico Miozzo, investigador del laboratorio Mecanismos transcripcionales y epigenéticos de la plasticidad neuronal en el IN que colidera el estudio.

Para identificar estos patrones, el equipo analizó estudios previos sobre la expresión de los genes en el cerebro de roedores expuestos a un entorno enriquecido (animales que tienen más oportunidades para explorar, realizar actividad física e interactuar con otros). Identificaron más de 300 publicaciones y, tras comprobar las que disponían de los datos necesarios, seleccionaron 20 trabajos basados en secuenciación de ARN, una técnica que permite medir qué genes se expresan y en qué medida, para un análisis más detallado.

El objetivo era identificar una firma molecular asociada al enriquecimiento ambiental, es decir, el conjunto de cambios en la expresión génica detectados de forma consistente en distintos estudios

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const ta = document.createElement('textarea');

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el.title = 'URL copiada';

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}, 1600);

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ev.preventDefault();

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El objetivo era identificar una firma molecular asociada al enriquecimiento ambiental, es decir, el conjunto de cambios en la expresión génica detectados de forma consistente en distintos estudios.

Las conexiones entre neuronasEl metaanálisis identifica una presencia destacada de genes relacionados con las sinapsis, las estructuras que permiten la comunicación entre neuronas, y con la plasticidad sináptica, la capacidad de estas conexiones para modificar su funcionamiento en respuesta a la actividad y la experiencia. Además, entre los resultados destaca también la presencia de genes de respuesta rápida a la activación neuronal, que codifican proteínas que forman parte del factor de transcripción AP-1.

Este complejo regula la expresión de numerosos genes implicados en la comunicación entre neuronas y la plasticidad sináptica. Este hallazgo resulta especialmente relevante para el equipo del Instituto de Neurociencias, que ya había estudiado el papel de AP-1 en una investigación anterior publicada en Nature Communications. Ese trabajo demostró en ratones que este complejo participa en los mecanismos que relacionan las experiencias vividas durante las primeras etapas de la vida con cambios duraderos en las capacidades cognitivas.

Que aparezca de nuevo el factor de transcripción AP-1 en este análisis más amplio es importante porque refuerza y generaliza nuestros hallazgos

Ángel Barco, IN

“Que aparezca de nuevo el factor de transcripción AP-1 en este análisis más amplio es importante porque refuerza y generaliza nuestros hallazgos y señala a estas proteínas como los principales reguladores de la respuesta molecular del cerebro al enriquecimiento ambiental”, señala el investigador Ángel Barco, que dirige el laboratorio Mecanismos transcripcionales y epigenéticos de la plasticidad neuronal del IN y lideró ese estudio anterior.

Los investigadores subrayan que los resultados deben interpretarse teniendo en cuenta la diversidad de los estudios incluidos. Las diferencias en los diseños experimentales y en las condiciones de los animales introducen variabilidad, y los resultados obtenidos en roedores no pueden extrapolarse directamente a las personas. El metaanálisis identifica patrones consistentes en la expresión génica, pero determinar el papel causal de cada mecanismo requiere nuevos estudios experimentales.

El equipo ha desarrollado mEEtaBrain, una aplicación web de acceso libre que permite explorar los resultados del metaanálisis

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El equipo ha desarrollado mEEtaBrain, una aplicación web de acceso libre que permite explorar los resultados del metaanálisis. La herramienta permite buscar genes concretos, seleccionar regiones cerebrales y modificar los criterios de análisis para consultar los datos de interés. “La aplicación permite navegar por los resultados en función de lo que interese a cada investigador: por ejemplo, consultar un gen determinado o centrarse en una región cerebral concreta. La idea es que los datos puedan reutilizarse y servir de punto de partida para nuevas preguntas”, explica Miozzo.

Referencia:

Kurowska, M., Miozzo, F., Schroeder, R., Machnicka, M. A., Pérez-González, R., Merienne, K., Fischer, A., Barco, A., Boutillier, A-L. & Wilczyński, B. (2026). "Systematic Review and Transcriptomic Meta-analysis of Environmental Enrichment Reveal Core Molecular Programs of Brain Plasticity". Molecular Neurobiology.