Forscher untersuchen Zusammenhang zwischen Darmmikrobiom und Gehirn beim Menschen

Nagetiere Trotz umfassender Unterstützung für die Beziehungen zwischen dem Darmmikrobiom und dem Gehirn (der "Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse") bei Menschen und Nagetieren, Über diese Beziehungen bei anderen Tieren ist wenig bekannt, hinterlässt Fragen zur Allgemeingültigkeit dieses Systems.

Um diese Wissenslücken zu schließen, Forscher des Charles E. Schmidt College of Science der Florida Atlantic University und des Harbor Branch Oceanographic Institute, in Zusammenarbeit mit der Cornell University, untersuchten die Beziehung zwischen Kognition und dem Darmmikrobiom von in Gefangenschaft gehaltenen Zebrafinken (Taeniopygia guttata).

Singvögel bieten aufgrund der jüngsten Fortschritte beim Verständnis der Vogelkognition die Möglichkeit, auf eine Mikrobiota-Darm-Gehirn-Achse zu testen.

In einer Population von 38 Zebrafinken, Forscher quantifizierten die Leistung bei kognitiven Aufgaben, bei denen Lernen und Gedächtnis gemessen wurden. Für das Studium, Sie nahmen Proben des Darmmikrobioms mit einem Kloakenabstrich und quantifizierten die bakterielle Alpha- und Beta-Diversität. Das Kloakenmikrobiom des Zebrafinken ist repräsentativ für das seines Dickdarms.

Ergebnisse der Studie, veröffentlicht im Journal der Royal Society Biologiebriefe , zeigten, dass die Darmmikrobiomeigenschaften von in Gefangenschaft gehaltenen Zebrafinken mit der Leistung in einem kognitiven Assay zusammenhängen, bei dem sie eine neuartige Futtersuchtechnik erlernten.

Die Forscher identifizierten auch potenziell kritische Bakterien, die bei Vögeln, die bei diesem Test besser abgeschnitten haben, relativ häufiger vorkamen. Diese Korrelation liefert einige der ersten Beweise für eine Beziehung zwischen dem Darmmikrobiom eines Vogels und seinem Gehirn.

Das Darmmikrobiom eines Tieres kann weitreichende Auswirkungen auf die Gesundheit haben. kognitive Leistung und Verhalten, Prägung des konzeptionellen Rahmens „Mikrobiota-Darm-Hirn-Achse“. Das Darmmikrobiom kann das Gehirn direkt beeinflussen, indem es Neurotransmitter und Vorläufer freisetzt, die den Vagusnerv stimulieren, und indirekt durch Beeinflussung des Immunsystems. Die Eigenschaften des Darmmikrobioms wurden bei Nagetieren und Menschen mit Lernen, Gedächtnis und psychischer Gesundheit in Verbindung gebracht."

Morgan C. Slevin, Studienleiter und korrespondierender Autor, Florida Atlantic University

Slevin ist auch ein FAU Ph.D. Studentin in integrativer Biologie und Neurowissenschaften.

Um die kognitive Leistungsfähigkeit zu beurteilen, die Forscher testeten die Zebrafinken mit drei Aufgaben zur Messung von Lernen und Gedächtnis:neuartige Nahrungssuche, Farbzuordnung, und Farbumkehr. Jeder Vogel wurde einzeln getestet (visuell, aber nicht akustisch von anderen Probanden isoliert) und die Forscher sahen und bewerteten die Versuche aus der Ferne per Video.

Die Ergebnisse zeigten, dass Helicobacter, verantwortlich für viele Darmerkrankungen wie Geschwüre, und Gallibakterium, mit vielen hämolytischen Arten, die bei Vögeln vorkommen, einschließlich Geflügel, waren im Allgemeinen häufiger bei Vögeln mit schlechteren Leistungen.

"Obwohl wir keine nützlichen Taxa identifiziert haben, die für die Unterschiede zwischen den Leistungskategorien verantwortlich sind, wir schlagen vor, dass Helicobacter und Gallibacterium ein Ungleichgewicht oder eine Fehlanpassung des Mikrobioms bei leistungsschwachen Vögeln signalisieren können. " sagte Rindy C. Anderson, Ph.D., leitender Autor, Assistenzprofessorin für Biowissenschaften am Charles E. Schmidt College of Science der FAU, und Mitglied des Brain Institute der FAU.

„Dieser Befund wirft die Frage auf:‚Beeinflussen bestimmte Taxa die kognitive Leistung? ist das Darmmikrobiom eines Singvogels nur ein Hinweis auf die Qualität des Wirts und korreliert somit mit der kognitiven Fähigkeit?' Die Forschung könnte diese Fragen beantworten, indem sie die Funktionalität der Kernmitglieder des Mikrobioms für mehr Vogelarten beschreibt und testet, wie sich spezifische prä- und probiotische Behandlungen auf die kognitiven Fähigkeiten auswirken."

Die Forscher stellen fest, dass eine weitere faszinierende Möglichkeit darin besteht, dass die Eigenschaften des Mikrobioms einige kognitive Prozesse je nach Geschlecht stärker beeinflussen als andere. wie motorisches Lernen und Kurzzeitgedächtnis (neuartige Nahrungssuche) im Vergleich zum längerfristigen assoziativen Gedächtnis (Farbassoziation) und Flexibilität (Farbumkehr).

Diese Studien werden entscheidend sein, um zu verstehen, wie das Mikrobiom das Gehirn und die allgemeine Gesundheit von Wildtieren und in Gefangenschaft gehaltenen Tieren beeinflusst.

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