Un metaanálisis internacional liderado por investigadores del Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha identificado patrones comunes en la expresión de genes relacionados con la comunicación entre neuronas y la plasticidad sináptica en cerebros de roedores expuestos a entornos enriquecidos. El trabajo, publicado en la revista Molecular Neurobiology, está coliderado por Federico Miozzo, investigador de la UMH-CSIC, y Bartek Wilczyński, de la Universidad de Varsovia (Polonia).

La investigación analiza cómo las experiencias y la estimulación ambiental pueden relacionarse con cambios moleculares en el cerebro. Para ello, los científicos estudiaron los resultados de investigaciones anteriores sobre roedores que viven en condiciones con mayores oportunidades para explorar, realizar actividad física e interactuar con otros animales. Aunque la búsqueda inicial localizó más de 300 publicaciones, finalmente se seleccionaron 20 estudios que disponían de datos de secuenciación de ARN, una técnica que permite medir la actividad de los genes.

El análisis conjunto de estos trabajos permitió identificar una serie de cambios recurrentes en la expresión génica, pese a las diferencias entre los experimentos. Entre los resultados destacan los genes relacionados con las sinapsis, las estructuras que permiten la comunicación entre neuronas, y con la plasticidad sináptica, es decir, la capacidad de estas conexiones para modificar su funcionamiento en respuesta a la actividad y las experiencias.

Uno de los principales hallazgos es la presencia destacada de genes de respuesta rápida a la activación neuronal, especialmente de las familias Fos y Jun, que codifican proteínas integrantes del complejo AP-1. Este factor de transcripción regula la expresión de numerosos genes vinculados a la comunicación neuronal y la plasticidad sináptica. Según el investigador Ángel Barco, responsable del laboratorio de Mecanismos Transcripcionales y Epigenéticos de la Plasticidad Neuronal, la aparición de AP-1 en este análisis refuerza los resultados de investigaciones anteriores del equipo sobre su participación en los cambios cerebrales asociados a las experiencias.

En concreto, un estudio previo publicado en Nature Communications ya había relacionado este complejo molecular con los mecanismos que vinculan las experiencias durante las primeras etapas de la vida con cambios duraderos en las capacidades cognitivas de los ratones. Los nuevos resultados amplían esa línea de investigación al identificar de nuevo el papel de AP-1 en la respuesta molecular al enriquecimiento ambiental a partir de datos procedentes de distintos estudios.

Los autores advierten, no obstante, de que los resultados deben interpretarse teniendo en cuenta las diferencias entre los experimentos analizados y que los hallazgos obtenidos en roedores no pueden extrapolarse directamente a las personas. El metaanálisis identifica patrones comunes en la expresión de los genes, pero serán necesarios nuevos estudios experimentales para determinar el papel causal de cada mecanismo. Además, el equipo ha desarrollado mEEtaBrain, una aplicación web de acceso libre que permite consultar los resultados, buscar genes específicos y seleccionar distintas regiones cerebrales.

El trabajo se ha desarrollado en el marco del proyecto internacional EPI-3E (JPND2022-115), financiado por el Instituto de Salud Carlos III dentro de un programa europeo de investigación sobre enfermedades neurodegenerativas. También ha contado con el apoyo de la Agencia Estatal de Investigación, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, la Fundación ”la Caixa” y la Generalitat Valenciana. El Instituto de Neurociencias UMH-CSIC cuenta con la acreditación de Centro de Excelencia Severo Ochoa.