For at afhjælpe disse vidensgab, forskere fra Florida Atlantic Universitys Charles E. Schmidt College of Science og Harbour Branch Oceanographic Institute, i samarbejde med Cornell University, studerede forholdet mellem erkendelse og tarmmikrobiomet i fangenskab af zebrafink (Taeniopygia guttata).
Sangfugle giver mulighed for at teste for en mikrobiota-tarm-hjerne-akse på grund af de seneste fremskridt inden for forståelse af fuglekognition.
I en bestand af 38 zebrafinker, forskere kvantificerede præstationer på kognitive opgaver, der måler læring og hukommelse. Til undersøgelsen, de stikprøve tarmmikrobiomet ved hjælp af en cloacal vatpind og kvantificerede bakteriel alfa- og beta -diversitet. Zebrafinkens cloacale mikrobiom er repræsentativ for tyktarmen.
Resultaterne af undersøgelsen, offentliggjort i Royal Society's journal Biologiske breve , viste, at zebrafinkes tarmmikrobiomegenskaber i fængsel var relateret til ydeevne på et kognitivt assay, hvor de lærte en ny fourageringsteknik.
Forskere identificerede også potentielt kritiske bakterier, der var relativt mere rigelige hos fugle, der klarede sig bedre på denne analyse. Denne sammenhæng giver nogle af de første tegn på et forhold mellem en fuglens tarmmikrobiom og dens hjerne.
Et dyrs tarmmikrobiom kan have vidtrækkende virkninger på sundheden, kognitiv præstation og adfærd, myntet den konceptuelle ramme 'mikrobiota-tarm-hjerne-akse.Tarmmikrobiomet kan påvirke hjernen direkte ved at frigive neurotransmittere og forstadier, der stimulerer vagusnerven og indirekte ved at påvirke immunsystemet. Tarmmikrobiomegenskaber er blevet knyttet i gnavere og mennesker til læring og hukommelse og mental sundhed. "
Morgan C. Slevin, Studieleder og tilsvarende forfatter, Florida Atlantic University
Slevin er også en FAU Ph.D. studerende i integrativ biologi og neurovidenskab.
For at vurdere kognitiv præstation, forskerne testede zebrafinkerne ved hjælp af tre opgaver, der måler læring og hukommelse:ny fouragering, farveforening, og farveomvendelse. Hver fugl blev testet individuelt (visuelt, men ikke akustisk isoleret fra andre emner), og forskere så og scorede forsøg på afstand via video.
Fund viste Helicobacter, ansvarlig for mange tarmsygdomme, herunder sår, og Gallibacterium, med mange hæmolytiske arter, der findes hos fugle, herunder fjerkræ, var generelt mere rigelige hos fugle, der klarede sig dårligt.
"Selvom vi ikke identificerede fordelagtige taxaer, der var ansvarlige for forskelle mellem præstationskategorier, vi foreslår, at Helicobacter og Gallibacterium kan signalere ubalance i mikrobiomer eller fejltilpasning hos fugle med dårlig ydeevne, "sagde Rindy C. Anderson, Ph.d., senior forfatter, en adjunkt i biologiske videnskaber ved FAU's Charles E. Schmidt College of Science, og medlem af FAU's Brain Institute.
"Dette fund rejser spørgsmålet:'Har specifik taxa indflydelse på kognitiv præstation? Eller, er en sangfugles tarmmikrobiom simpelthen et tegn på værtskvalitet og dermed korreleret med kognitiv evne? ' Forskning kunne løse disse spørgsmål ved at beskrive funktionaliteten af kernemikrobiommedlemmerne for flere fuglearter og teste, hvordan specifikke præ- og probiotiske behandlinger påvirker kognitiv evne. "
Forskerne bemærker, at en anden spændende mulighed er, at mikrobiomegenskaber påvirker nogle kognitive processer mere end andre afhængigt af køn, såsom motorisk indlæring og korttidshukommelse (romanfodring) sammenlignet med længerevarende associativ hukommelse (farveforening) og fleksibilitet (farveomvendelse).
Disse undersøgelser vil være afgørende for at forstå, hvordan mikrobiomet påvirker hjernen og det generelle helbred for vilde og fangede dyr.