La estimulación sensorial gamma podría mejorar la memoria y la plasticidad cerebral en el síndrome de Down
Una nueva técnica no invasiva basada en luz y sonido a 40 hercios ha logrado mejorar la memoria, la neurogénesis y la conectividad cerebral en ratones con síndrome de Down. Científicos del MIT exploran ahora su potencial terapéutico en seres humanos.
Por Enrique Coperías
Imagen conceptual de una futura terapia de estimulación multisensorial —combinación de luz intermitente y sonido— para mejorar las funciones cognitivas de las personas con síndrome de Down. Imagen generada con Gemini
El síndrome de Down o trisomía del cromosoma 21 es la alteración genética más común asociada a discapacidad intelectual, y afecta a millones de personas en todo el mundo.
Aunque el conocimiento científico sobre este trastorno genético ha avanzado enormemente, las intervenciones clínicas para mejorar el funcionamiento cognitivo siguen siendo escasas. Ahora, un nuevo estudio realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, sugiere que una terapia no invasiva, basada en estimulación sensorial a 40 hercios, podría ofrecer beneficios prometedores para la memoria, la neurogénesis y la conectividad cerebral en este colectivo.
La técnica, conocida como GENUS (por sus siglas en inglés, Gamma Entrainment Using Sensory Stimulation), ya había mostrado resultados positivos en modelos animales de alzhéimer y otras patologías neurológicas.
En esta ocasión, los investigadores del Picower Institute for Learning and Memory y el Alana Down Syndrome Center aplicaron GENUS a ratones genéticamente modificados para simular el síndrome de Down (modelo Ts65Dn). Los resultados, publicados en la revista PLOS ONE, no solo revelan una mejora conductual, sino también profundos cambios moleculares y celulares en el hipocampo, la región del cerebro clave para el aprendizaje y la memoria.
Ondas vinculadas con la atención, la memoria de trabajo, y la percepción consciente
El experimento consistió en exponer a los ratones a una hora diaria de estimulación multisensorial —combinación de luz intermitente y sonido— durante tres semanas. La frecuencia específica de 40 Hertz, correspondiente al ritmo gamma del cerebro, ha sido asociada con funciones cognitivas como la atención, la percepción y la consolidación de la memoria.
No hay que olvidar que las ondas gamma son un tipo de actividad eléctrica cerebral de alta frecuencia, que oscila entre los 30 Hz y 100 Hz, aunque típicamente se asocian a una frecuencia estándar de 40 Hz. Se generan cuando grandes grupos de neuronas se sincronizan y disparan de forma coordinada.
Las onda gamma están vinculadas con funciones cognitivas superiores, como la atención, la memoria de trabajo, la percepción consciente y la integración de información, entre distintas áreas del cerebro. Su presencia es un indicador de que el cerebro está operando en un estado activo y enfocado; y alteraciones en las ondas gamma se han observado en trastornos neurológicos como el alzhéimer, la esquizofrenia y el autismo.
Un protocolo de estimulación con efectos duraderos
Al finalizar el tratamiento, los ratones del MIT fueron sometidos a pruebas estándar de memoria a corto plazo, esto es, la capacidad del cerebro para retener información durante unos segundos o minutos. Aquellos roedores Ts65Dn que recibieron la estimulación mostraron un rendimiento significativamente superior en tres tareas distintas: reconocimiento de objetos, localización de objetos nuevos y exploración espacial en un laberinto en forma de Y.
«Este trabajo demuestra por primera vez efectos beneficiosos de GENUS en el síndrome de Down, aunque aún debemos ser cautos,porque no sabemos si funcionará también en seres humanos», señala la profesora Li-Huei Tsai, autora principal del estudio y directora tanto del Picower Institute como del Alana Down Syndrome Center del MIT.
A pesar de esta prudencia, Tsai también destaca que los resultados refuerzan la idea de que GENUS podría inducir una respuesta homeostática en el cerebro, es decir, un proceso restaurador que contrarresta desequilibrios generados por las enfermedades neurológicas.
Cambios funcionales en el hipocampo
Como las pruebas cognitivas utilizadas dependen en gran medida del hipocampo, los investigadores examinaron directamente la actividad en esta región. Encontraron un aumento significativo de marcadores de actividad neuronal en los ratones estimulados.
Además, para comprender mejor cómo se producía esta mejora, el equipo analizó el perfil de expresión génica en el hipocampo usando una técnica llamada secuenciación de ARN de núcleo único. Este método permitió estudiar casi 16.000 células individuales, y comprobar que muchos de los genes modificados por la estimulación estaban implicados en la formación y organización de sinapsis, es decir, las conexiones entre neuronas.
Uno de los hallazgos más concluyentes fue que los ratones estimulados presentaban un mayor número de sinapsis en una subregión crítica del hipocampo: el giro dentado. Esto fue confirmado mediante técnicas de inmunotinción, donde se observó la colocalización de marcadores sinápticos como el PSD95 y la sinaptotagmina.
Sinapsis, genes y conexiones que rejuvenecen el cerebro
Los investigadores no solo analizaron genes individuales, sino también módulos de genes que se expresan de forma coordinada. Tres de estos módulos —denominados Ex-3, Ex-6 y Ex-7— estaban significativamente activados en los ratones estimulados. Curiosamente, estos grupos de genes suelen estar mitigados con el envejecimiento y en enfermedades como el alzhéimer, por lo que su activación sugiere un efecto rejuvenecedor de la estimulación.
Dentro de estos módulos se encontraron genes relacionados con la plasticidad sináptica, el aprendizaje y la memoria, como el Gria4, el Adcy8 y especialmente el Reln, que codifica para la proteína Reelin. Esta proteína está implicada en el desarrollo neuronal y la resiliencia cognitiva frente al alzhéimer, y suele estar disminuida en pacientes con esta enfermedad.
«En este estudio, encontramos que GENUS aumenta el porcentaje de neuronas Reln+ en el hipocampo del modelo murino de síndrome de Down, lo que sugiere que podría promover resiliencia cognitiva», explicó Md Rezaul Islam, investigador postdoctoral y coautor principal del trabajo.
Aumento de neurogénesis: más neuronas, más conexiones
Uno de los aspectos más novedosos del estudio es la demostración de que GENUS puede estimular la neurogénesis en adultos. El análisis molecular identificó un mayor nivel de expresión del gen TCF4, un regulador maestro de la neurogénesis. Este gen estaba subexpresado en los ratones con síndrome de Down, pero aumentaba notablemente tras la estimulación.
Este efecto fue validado mediante análisis de laboratorio: los ratones estimulados presentaban más neuronas nuevas en el giro dentado, cuna parte del hipocampo, clave en la formación de nuevos recuerdos y uno de los pocos lugares del cerebro donde ocurre neurogénesis en adultos. Las nuevas células nerviosas se confirmaron con marcadores como el Ki67, que señala proliferación celular, y el EdU, que indica síntesis de ADN en células en división. Esta es la primera vez que se documenta un aumento de neurogénesis asociado a GENUS en un modelo de síndrome de Down.
«La presencia de un mayor número de sinapsis funcionales probablemente está relacionada con el incremento en la neurogénesis adulta observado tras la estimulación», explica Islam.
Las imágenes del trabajo de investigación muestran un aumento de la neurogénesis (indicado por dos marcadores: Ki67 y EdU) en ratones expuestos a estimulación de 40 Hz en comparación con los expuestos únicamente a luz y sonido ambientales. Las flechas amarillas destacan los casos de los marcadores. Cortesía: Alana Down Syndrome Center at MIT
Relevancia más allá del síndrome de Down
Aunque el estudio se enfoca en la trisomía 21, los investigadores señalan que estos hallazgos refuerzan la idea de que GENUS puede tener beneficios más amplios. Estudios anteriores han mostrado que la estimulación gamma también mejora la función cerebral en casos de alzhéimer, en efectos secundarios de quimioterapia y el ictus.
El patrón común parece ser una restauración de la función cerebral a través de una reorganización de las redes neuronales y una respuesta génica coordinada.
«GENUS estimula el cerebro a nivel celular y molecular para montar una respuesta que contrarresta los efectos de la enfermedad, ya sea neurodegeneración, demielinización o déficit de neurogénesis», dice Tsai.
Limitaciones y próximos pasos
A pesar de los resultados alentadores, los propios autores reconocen limitaciones importantes. El modelo de ratón Ts65Dn no refleja completamente el síndrome de Down humano, ya que solo incluye una trisomía parcial. Además, todos los ratones del estudio eran machos, lo cual deja abierta la posibilidad de que existan efectos dependientes del sexo.
El estudio también se centró exclusivamente en la memoria a corto plazo y en la región del hipocampo, dejando fuera otras áreas esenciales como la corteza prefrontal, crucial para funciones ejecutivas y memoria de trabajo.
Los investigadores ya están trabajando en un ensayo piloto con voluntarios humanos en el MIT para explorar el potencial clínico de GENUS en personas con síndrome de Down. ▪️
Información facilitada por The Picower Institute
Fuente: Md Rezaul Islam et al. Multisensory gamma stimulation enhances adult neurogenesis and improves cognitive function in male mice with Down Syndrome. PLOS One (2025). DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0317428
