Como se evidenció en el estudio de Luby y colaboradores (2013), al igual que en el de Hanson y colaboradores (2013), la pobreza tiene un efecto negativo en el desarrollo del cerebro. Por otro lado, Luby y colaboradores (2013) muestra cómo una crianza adecuada puede limitar estos efectos negativos y, mediante la plasticidad, favorecer el desarrollo adecuado del cerebro. La pobreza se puede concebir como un ambiente empobrecido en comparación con un ambiente enriquecido de los niveles socioeconómicos más altos, en los que se puede observar un mayor volumen del cerebro, como lo muestra este gráfico del estudio de Hanson y colaboradores (2013):
Rosenzweig y colaboradores (1972) realizaron una serie de 16 estudios experimentales con ratas a lo largo de 10 años; en estos estudios investigaron los cambios en la estructura y química del cerebro como resultado de la experiencia en un ambiente enriquecido en comparación con un ambiente empobrecido. Este tipo de estudios no se puede realizar en seres humanos por razones éticas, pero muestran lo que posteriormente Hanson y colaboradores (2013) encontraron con seres humanos utilizando estudios correlacionales. Por razones de conveniencia usaron ratas para estos experimentos debido a que su cerebro no presenta muchas circunvoluciones como en el caso de mamíferos superiores (por ej. primates), haciendo más fácil el análisis y la medición macroscópicos y microscópicos del cerebro. Además, los roedores son más económicos, pequeños y tienen camadas numerosas, de tal manera que animales de la misma camada con información genética similar se pueden asignar a diferentes condiciones experimentales.
Se escogieron 3 ratas machos de cada camada que luego fueron asignados de manera aleatoria a tres condiciones experimentales, cada condición contenía 12 ratas, uno de cada camada:
- Jaula en condiciones normales de laboratorio con pocas ratas y espacio adecuado.
- Ambiente enriquecido con varias ratas en una jaula grande con variedad de objetos para jugar que eran cambiados diariamente.
- Ambiente empobrecido en una jaula pequeña con una sola rata en un cuarto aparte.
Las ratas en todas las condiciones tenían acceso a un nivel adecuado de alimentación y agua. Permanecían en sus ambientes entre cuatro y 10 semanas antes de ser sacrificadas para examinar su cerebro.
Después de sacrificar las ratas, sus cerebros fueron analizados de manera aleatoria y anónima (usando códigos) de tal manera que quienes lo hicieron no sabían la condición en la que habían estado las ratas y así evitar sesgos por parte de los investigadores. Se hizo un análisis macroscópico, microscópico y químico (para determinar el nivel de actividad del neurotransmisor acetilcolina).
Los investigadores encontraron que los cerebros de las ratas que habían estado en un ambiente enriquecido diferían de los de las ratas del ambiente empobrecido, los cuales eran significativamente más pesados y con una corteza más gruesa, en especial la corteza occipital, donde encontraron que era un 6.4% más pesada. No encontraron diferencias en el número de neuronas, pero las de los cerebros de las ratas del ambiente enriquecido eran más grandes, contribuyendo a que el grosor de la corteza fuera mayor e indicando una mayor actividad metabólica. También encontraron que estos cerebros tenían más células gliales, que tienen una función de apoyo al funcionamiento de las neuronas, así como más ramificaciones dendríticas y sinapsis un 50% más grandes, lo cual indica una mayor actividad neuronal. Finalmente, hallaron una mayor actividad química relacionada con el neurotransmisor acetilcolina, relacionado con la memoria.Concluyeron que un ambiente enriquecido aumentaba de manera significativa la corteza cerebral de las ratas, haciendo que las neuronas fueran más grandes, con más sinapsis y mayor actividad química. Esto muestra que la experiencia lleva a cambios en varios aspectos de la anatomía y química del cerebro.
El resultado significativo mayor y más consistente se relacionó con la razón entre el peso de la corteza cerebral y el resto del cerebro (áreas subcorticales). Mientras que el peso de la corteza se incrementó como respuesta al ambiente enriquecido, el resto del cerebro cambió muy poco.
Concluyeron que un ambiente enriquecido aumentaba de manera significativa la corteza cerebral de las ratas, haciendo que las neuronas fueran más grandes, con más sinapsis y mayor actividad química. Esto muestra que la experiencia lleva a cambios en varios aspectos de la anatomía y química del cerebro.
Críticas al estudio de Rosenzweig y colaboradores (1972):
Este estudio recibió algunas críticas que ellos abordaron:
- Se preguntó si el efecto en el cerebro se debía a que las ratas del ambiente enriquecido habían sido manipuladas con más frecuencia que las ratas en las otras condiciones, dos veces al día para cambiar los juguetes, mientras que las de ambientes empobrecidos sólo se manipulaban una vez a la semana. Para responder a esta crítica, los investigadores hicieron estudios adicionales y encontraron que el manipular las ratas no producía diferencias en el cerebro. Adicionalmente, si se controlaba la manipulación entre las ratas en los diferentes ambientes, las diferencias entre los cerebros de las ratas que habían estado en ambientes enriquecidos y las de ambientes empobrecidos se mantenían. Por lo tanto, el aumento del tamaño del cerebro de las ratas en el ambiente enriquecido no se explicaba por la mayor manipulación de éstas por parte de los experimentadores.
- Se cuestionó si los cambios hallados sólo ocurrían en la maduración natural del cerebro de tal manera que el ambiente enriquecido lo acelera mientras que el empobrecido lo retarda. Sin embargo, se ha encontrado que un ambiente enriquecido también produce incremento del peso del cerebro en ratas adultas, aunque éstas requieren de un período más largo de estimulación ambiental para evidenciar un efecto máximo; esto se ha evidenciado aún en ratas que habían estado anteriormente en ambientes empobrecidos.
- Inicialmente algunos investigadores pensaron que el cerebro era tan plástico que sólo se requería de enriquecimiento y experiencia mínimos para lograr cambios. Rosenzweig y colaboradores (1972) aclararon que la experiencia debe ser al menos de un nivel moderado para que los cambios en el cerebro sean evidentes. Por otro lado, se ha encontrado que la experiencia en una tarea mejora el desempeño en esa tarea, pero probablemente no mejorará en otras y por lo tanto no se puede esperar un incremento en la habilidad general como resultado de un ambiente enriquecido. Este ha sido el problema con el conocido “efecto Mozart” el cual ha llevado a promover el escuchar la música de Mozart para aumentar la inteligencia cuando en realidad sólo se ha demostrado un efecto a muy corto plazo (10 a 15 minutos) en tareas de razonamiento espacial (Rauscher y colaboradores, 1993, 1995; Jones y Zigler, 2002).
- Siendo un estudio con animales existe la pregunta si sus resultados se pueden generalizar a seres humanos. Hoy en día hay bastante evidencia de que el ambiente y la experiencia tiene un efecto en el cerebro de los humanos. Autopsias de personas que han muerto de causas naturales muestran que las que han desarrollado más habilidades tienen cerebros más pesados y complejos. Adicionalmente, los cerebros de aquellos que han tenido una limitación sensorial como la ceguera, la zona del cerebro relacionada con el procesamiento de esa información sensorial está menos desarrollada, con menos circunvoluciones y más delgada. Por otro lado, estudios más recientes que utilizan resonancia magnética estructural (RME) como los de Maguire y colaboradores (2000, 2006) y los de Drangaski y colaboradores (2004, 2006) evidencian que la experiencia tiene un efecto de mayor volumen en ciertas áreas del cerebro, aún en personas adultas. Finalmente, estudios como el de Luby y colaboradores (2013) y el de Hanson y colaboradores (2013) muestran el efecto en el cerebro de los ambientes empobrecidos en comparación con ambientes enriquecidos durante el desarrollo.
Implicaciones del estudio de Rosenzweig y colaboradores (1972): Una de las autoras del estudio, Marian Diamond, ha aplicado los resultados de su trabajo al desarrollo de la inteligencia, buscando que los niños crezcan en ambientes enriquecidos y que los adultos mantengan su cerebro activo a lo largo de su vida. Ella considera que las neuronas están diseñadas para responder a la estimulación y que el factor clave es la curiosidad. Si se mantiene curiosidad a lo largo de la vida, el cerebro se va a estimular, logrando cambios positivos.
Evaluación del estudio de Rosenzweig y colaboradores (1972):
Fortalezas:
- Se trató de estudios experimentales controlados, con manipulación de la variable independiente, y por lo tanto se puede llegar a una conclusión de causa-efecto.
- Los investigadores realizaron varios estudios (16), y en todos encontraron diferencias entre los cerebros de las ratas que habían estado en ambiente enriquecido y los de aquellas que habían estado en un ambiente empobrecido. En la mayoría de los casos (entre 12 y 14 dependiendo de la variable medida) lograron replicar los resultados de manera estadísticamente significativa.
Limitaciones:
- Es un estudio que por razones éticas no se puede realizar con seres humanos y por lo tanto no es fácil generalizar a los seres humanos. Aunque hay estudios correlacionales que muestran que sus resultados se pueden generalizar, hay que tener en cuenta que ambientes empobrecidos en humanos presentan más variables afectadas como la calidad de la alimentación, la cual pudo ser controlada en los experimentos de Rosenzweig y colaboradores (1972).
- Como todo experimento de laboratorio, las condiciones ambientales fueron artificiales. Sin embargo, Rosenzweig y colaboradores (1972) quisieron investigar si la estimulación también afectaba a los animales en su medio natural utilizando ratones silvestres, manipulando dos condiciones: Medio externo natural y jaula enriquecida en el laboratorio. Encontraron que los ratones en su medio externo natural desarrollaban más su cerebro que los que estaban en la condición enriquecida en el laboratorio, evidenciando que para ellos la condición de laboratorio enriquecida era de un nivel más pobre que el medio natural.
Nota: Este estudio se puede utilizar en preguntas relacionadas con:
- Neuroplasticidad
- Métodos de investigación – Estudios experimentales controlados
- El papel de la investigación con animales en la comprensión del comportamiento humano
Bibliografía:
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Draganski, B., Gaser, C., Kempermann, G., Kuhn, H.G., Winkler, J., Büchel, C. y May, A. (2006). Temporal and spatial dynamics of brain structure changes during extensive learning. The Journal of Neuroscience, 26(23), 6314-6317.
Hanson, J.L., Hair, N., Shen, D.G., Shi, F., Gilmore, J.H., Wolfe, B.L. & Pollak, S.D. (2013) Family Poverty Affects the Rate of Human Infant Brain Growth. PLOS ONE 8(12), e80954.
Jones, S., & Zigler, E. (2002). The Mozart Effect: Not learning from history. Journal of Applied Developmental Psychology, 23, 355–372.
Luby, J., Belden, A., Botteron, K., Marrus, N., Harms, M.P., Babb, C., Nishino, T. & Barch, D. (2013) The effects of poverty on childhood brain development: The mediating effect of caregiving and stressful life events. JAMA Pediatrics, 167(12), 1135–1142.
Maguire, E.A., Gadian, D.G., Johnsrude, I.S., Good, C.D., Ashburner, J., Frackowiak, R.S.J. y Frith, C.D. (2000) Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. Proceedings of the National Academy of Science, 97(8), 4398-4403.
Maguire, E.A., Woollett, K. y Spiers, H.J. (2006) London taxi drivers and bus drivers: A structural MRI and neuropsychological analysis. Hippocampus, 16, 1091-1101.
Rauscher, F.H., Shaw, G.L. & Ky, K.N. (1993) Music and spatial task performance. Nature, 365, 611.
Rauscher, F.H., Shaw, G.L. & Ky, K.N. (1995) Listening to Mozart enhances spatial-temporal reasoning: Towards a neuropsychological basis. Neuroscience letters, 185, 44-47.
Rosenzweig, M.R., Bennett, E.L., & Diamond, M.C. (1972) Brain changes in response to experience. Scientific American, 226(2): 22–29.