La cognición cambia el ADN

Los estímulos externos reorganizan los cromosomas en las células del cerebro para mejorar el proceso de pensamiento.

Para mantenerse sano, el cerebro debe estar ocupado con algo todo el tiempo: necesita nuevos olores, nuevos sabores, nuevas experiencias, nuevos ejercicios mentales, problemas, tareas, etc. Hay muchos estudios diferentes sobre este tema con humanos y animales. En cuanto a las personas, podemos decir que el intenso estrés mental que nos proporcionamos a lo largo de la vida ayuda a ralentizar el envejecimiento del cerebro, el deterioro de la memoria y otras funciones cognitivas.

Cuando se trata de experimentación animal, suele haber un hábitat interesante y desafiante. Por ejemplo, una rata que tiene muchas transiciones diferentes en su jaula, muchos juguetes diferentes, que encuentra diferentes olores, se sentirá mejor que una rata que vive en un ambiente aburrido.

Vivir una vida interesante mejora la memoria y otras habilidades mentales, y también ayuda a la inmunidad. Los ratones que tienen espacio para moverse tienen células inmunes mejor preparadas para enfrentar infecciones.

¿Qué sucede en el cerebro cuando comienza una vida interesante? Aparecen nuevos procesos en las neuronas, forman nuevas conexiones, nuevos circuitos neuronales, y para que estos circuitos funcionen, aparecen los cambios correspondientes en los sistemas de servicio: en los vasos sanguíneos que proporcionan a las neuronas oxígeno y nutrientes, y en la neuroglia – un complejo sistema de células de varios tipos que se encargan de las neuronas. Pero esto es si hablamos del nivel celular. Es obvio que los cambios celulares deben estar respaldados por cambios moleculares que ocurren a nivel cromosómico, a nivel de actividad de genes y proteínas individuales.

Los científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona estudiaron cómo cambian los cromosomas en las neuronas en respuesta a estímulos externos ricos y variados. Los ratones jóvenes vivían en un ambiente muy saturado: tenían túneles en sus jaulas, diferentes bolas, cubos y otros objetos, además los ratones no vivían solos, sino en grandes empresas. Otros ratones se alojaron en empresas más pequeñas y el entorno de su jaula era deficiente. Usando una variedad de métodos, los investigadores compararon el estado de los cromosomas en ambos.

Como sabe, las diferentes partes de los cromosomas pueden estar cerradas, empaquetadas y abiertas, empaquetadas débilmente. La densidad de empaquetamiento depende de las proteínas histonas que se encuentran constantemente con el ADN. Si lo empaquetan bien, entonces los genes son inaccesibles para las máquinas de proteínas que leen información de ellos. Si el empaque se debilita, el ADN forma hebras sueltas y bucles en los que pueden asentarse las enzimas que leen la información genética.

En un entorno más diverso, las regiones reguladoras se descomponen en ADN, secuencias especiales de las que depende la actividad de diferentes genes. Es curioso que las regiones reguladoras se desempaquetaran no solo en las neuronas, sino también en las células gliales de servicio. Anteriormente, el papel de la glía se limitaba únicamente a la recolección de basura, el apoyo físico y la defensa inmunológica de los circuitos neuronales; Recientemente, han aparecido más y más datos de que diferentes células gliales interfieren con la transmisión misma de los impulsos neuronales y, por lo tanto, pueden afectar las funciones cognitivas. Por tanto, no es de extrañar que una vida interesante también afecte la actividad de los genes en las células gliales.

El empaquetamiento de ADN por histonas depende de modificaciones químicas en las moléculas de histonas. Ésta es una de las formas de regulación epigenética de la actividad genética: al eliminar algunos grupos químicos de las histonas y unir otros, es posible activar y desactivar grupos completos de genes, adaptándose a nuevas circunstancias. Una vez que se desempaqueta el ADN, es necesario acercar diferentes partes de él para que las secuencias reguladoras se acerquen más a los genes que regulan.

Los investigadores han demostrado cómo, en un entorno de vida saturado, la actividad de tres proteínas cambia en las células cerebrales, que ayudan a descomprimir el ADN y ensamblarlo en el espacio para activar los genes deseados. Como resultado, los genes necesarios para el crecimiento de los procesos neurales, para la formación de sinapsis, etc., se activan en ratones.

Se puede suponer que si algo sale mal en este aparato molecular, entonces ningún estímulo podrá agitar el cerebro, no podrá hacerlo aprender mejor y recordar más. Pero si sabe qué moléculas están trabajando aquí, entonces la ruptura puede corregirse y el cerebro recuperará las capacidades perdidas o no desarrolladas.

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