Forskare studerar kopplingen mellan tarmmikrobiom och hjärnan hos människor,

gnagare Trots omfattande stöd för relationer mellan tarmmikrobiomet och hjärnan ("mikrobiota-tarm-hjärnaxeln") hos människor och gnagare, lite är känt om dessa förhållanden hos andra djur, lämnar frågor om detta systems allmänhet.

För att ta itu med dessa kunskapsluckor, forskare från Florida Atlantic University Charles E. Schmidt College of Science och Harbour Branch Oceanographic Institute, i samarbete med Cornell University, studerade sambandet mellan kognition och tarmmikrobiomet hos fångna zebrafinkar (Taeniopygia guttata).

Sångfåglar ger en möjlighet att testa för en mikrobiota-tarm-hjärnans axel på grund av de senaste framstegen när det gäller att förstå fågelkognition.

I en population av 38 zebrafinkar, forskare kvantifierade prestanda för kognitiva uppgifter som mäter inlärning och minne. För studien, de provade tarmmikrobiomet med hjälp av en cloacal swab och kvantifierade bakteriell alfa- och beta -mångfald. Zebrafinkens cloacal mikrobiom är representativ för tjocktarmen.

Resultat av studien, publicerad i Royal Society's journal Biologiska bokstäver , visade att zebrafinkarnas tarmmikrobiomegenskaper i fångenskap var relaterade till prestanda på en kognitiv analys där de lärde sig en ny foderteknik.

Forskare identifierade också potentiellt kritiska bakterier som var relativt rikligare hos fåglar som presterade bättre på denna analys. Denna korrelation ger några av de första bevisen på ett samband mellan en fågels tarmmikrobiom och dess hjärna.

Ett djurs tarmmikrobiom kan ha omfattande hälsoeffekter, kognitiv prestation och beteende, myntar det konceptuella ramverket 'mikrobiota-tarm-hjärnaxel.Tarmmikrobiomet kan påverka hjärnan direkt genom att släppa neurotransmittorer och prekursorer som stimulerar vagusnerven och indirekt genom att påverka immunsystemet. Tarmmikrobiomegenskaper har kopplats hos gnagare och människor till lärande och minne och mental hälsa. "

Morgan C. Slevin, Studieledare och motsvarande författare, Florida Atlantic University

Slevin är också en FAU Ph.D. student i integrativ biologi och neurovetenskap.

För att bedöma kognitiv prestanda, forskarna testade sebrafinkarna med hjälp av tre uppgifter som mäter inlärning och minne:ny födosök, färgförening, och färgomvändning. Varje fågel testades individuellt (visuellt men inte akustiskt isolerat från andra ämnen) och forskare tittade och gjorde försök på distans via video.

Fynd visade Helicobacter, ansvarig för många tarmsjukdomar inklusive sår, och Gallibacterium, med många hemolytiska arter som finns hos fåglar inklusive fjäderfä, var i allmänhet vanligare hos fåglar som presterade dåligt.

"Även om vi inte identifierade fördelaktiga taxa som är ansvariga för skillnader mellan prestationskategorier, vi föreslår att Helicobacter och Gallibacterium kan signalera mikrobiomobalans eller felanpassning hos fåglar med dålig prestanda, "sa Rindy C. Anderson, Ph.D., senior författare, en biträdande professor i biologi vid FAU:s Charles E. Schmidt College of Science, och medlem i FAU:s Brain Institute.

"Detta fynd väcker frågan:" Påverkar specifika taxa kognitiva prestanda? Eller, är en sångfågels tarmmikrobiom helt enkelt ett tecken på värdkvalitet och därmed korrelerat med kognitiv förmåga? ' Forskning kan ta itu med dessa frågor genom att beskriva funktionen hos kärnmikrobiommedlemmarna för fler fågelarter och testa hur specifika för- och probiotiska behandlingar påverkar kognitiv förmåga. "

Forskarna noterar att en annan spännande möjlighet är att mikrobiomegenskaper påverkar vissa kognitiva processer mer än andra beroende på kön, såsom motoriskt lärande och korttidsminne (nytt föda) jämfört med längre sikt associerat minne (färgassociation) och flexibilitet (färgomvändning).

Dessa studier kommer att vara avgörande för att förstå hur mikrobiomet påverkar hjärnan och den allmänna hälsan hos vilda och fångna djur.

• Tidig administrering av kombinationsbehandling kan vara effektiv för behandling av magcancer
• Forskare undersöker hur olika födelseupplevelser påverkar det utvecklande nervsystemet