يصور الرسم التوضيحي التركيب الميكروبي للبشر. وفقًا للدراسات الحديثة التي أجريت على أسماك الزرد ، تلعب ميكروبات الأمعاء دورًا في عملية تقليم الروابط الزائدة في دوائر الدماغ التي تنظم السلوك الاجتماعي. هذا التقليم ضروري لتنمية السلوك الاجتماعي الطبيعي. الائتمان: المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري
لتعلم الاختلاط بالآخرين ، تحتاج أسماك الزرد إلى الوثوق بأمعائها.
تُشجع ميكروبات الأمعاء الخلايا المتخصصة على تقليم الروابط الإضافية في دوائر الدماغ التي تتحكم في السلوك الاجتماعي ، وفقًا لبحث جديد أجرته جامعة أوريغون حول أسماك الزرد. التقليم ضروري لتنمية السلوك الاجتماعي الطبيعي.
وجد الباحثون أيضًا أن هذه الخلايا العصبية « الاجتماعية » متشابهة في أسماك الزرد والفئران. يشير هذا إلى أن النتائج قد تترجم بين الأنواع – ويمكن أن تشير إلى الطريق إلى علاجات لمجموعة من حالات النمو العصبي.
قالت جوديث آيزن ، عالمة الأعصاب بجامعة أوريغون ، التي شاركت في قيادة العمل مع عالم الأعصاب فيليب واشبورن: « هذه خطوة كبيرة إلى الأمام ». « كما أنها تلقي الضوء على الأشياء التي تحدث في الحيوانات الأكبر حجما ذات الفراء ».
ينشر الفريق النتائج التي توصلوا إليها في ورقتين جديدتين تم نشرهما في علم الأحياء بلوس و علم الجينوم BMC.
في حين أن السلوك الاجتماعي هو ظاهرة معقدة تنطوي على أجزاء كثيرة من الدماغ ، فقد حدد مختبر واشبورن سابقًا مجموعة من الخلايا العصبية في دماغ الزرد المطلوبة لنوع معين من التفاعل الاجتماعي. عادة ، إذا رأى سمكتان من أسماك الزرد بعضهما البعض من خلال قسم زجاجي ، فسوف يقتربان من بعضهما البعض ويسبحان جنبًا إلى جنب. لكن الزرد بدون هذه الخلايا العصبية لا يبدي أي اهتمام.
هنا ، وجد الفريق مسارًا يربط الميكروبات في الأمعاء بهذه الخلايا العصبية في الدماغ. في الأسماك السليمة ، حفزت ميكروبات الأمعاء خلايا تسمى الخلايا الدبقية الصغيرة لتقليم الروابط الإضافية بين الخلايا العصبية.
التقليم جزء طبيعي من نمو الدماغ السليم. مثل الفوضى على العداد ، يمكن للوصلات العصبية الإضافية أن تعترض طريق تلك المهمة حقًا ، مما يؤدي إلى رسائل مشوشة.
في أسماك الزرد التي لا تحتوي على ميكروبات الأمعاء ، لم يحدث التقليم ، وأظهرت الأسماك عجزًا اجتماعيًا.
قال واشبورن: « لقد عرفنا منذ فترة أن الميكروبيوم يؤثر على الكثير من الأشياء أثناء التطور ». لكن لم يكن هناك الكثير من البيانات الملموسة حول كيفية تأثير الميكروبيوم على الدماغ. لقد فعلنا الكثير لدفع الحدود هناك « .
في ورقة ثانية ، حدد الفريق سمتين محددتين لهذه المجموعة من الخلايا العصبية الاجتماعية التي يمكن أن تشترك فيها الفئران وسمك الزرد. إحداها أنه يمكن التعرف على هذه الخلايا من خلال تشغيل جينات مماثلة – وهو دليل على أنها قد تؤدي أدوارًا مماثلة في أدمغة كلا النوعين. يمكن استخدام علامات التوقيع هذه لتحديد الخلايا العصبية التي تؤدي هذا الدور في أدمغة مختلفة. والآخر هو أن « الخلايا العصبية التي لها نفس التوقيع الجيني في الفئران موجودة تقريبًا في نفس مواقع الدماغ مثل الخلايا العصبية الاجتماعية لأسماك الزرد ، » كما قال أيزن.
تعزز هذه النتيجة اعتقاد الباحثين بأن عملهم في سمك الزرد يمكن أن يترجم إلى الفئران أو البشر. من الأسهل دراسة صواميل ومسامير نمو الدماغ في أسماك الزرد ، حيث يمكن للعلماء مشاهدة الدوائر العصبية تتشكل من خلال الأجسام الشفافة للأسماك الصغيرة. يمكن للباحثين بعد ذلك أخذ الأفكار من أسماك الزرد واستخدامها كمنطلق لفهم الأنواع الأخرى.
تم ربط كل من اضطراب ميكروبيوم الأمعاء وضعف تشذيب المشبك العصبي بمجموعة من الحالات العصبية والنفسية مثل اضطراب طيف التوحد.
قال جوزيف بروكنر ، باحث ما بعد الدكتوراة في مختبرات آيزن وواشبورن والمؤلف الأول في علم الأحياء بلوس ورق. وتتمثل خطوته التالية في اكتشاف الجزيئات التي تربط البكتيريا بالخلايا الدبقية الصغيرة ، ورسم خرائط للمسار بين الميكروبات والسلوك بمزيد من التفصيل.
مراجع:
« تعزز الكائنات الحية الدقيقة السلوك الاجتماعي من خلال تعديل إعادة تشكيل الخلايا العصبية الدقيقة للدماغ الأمامي » بقلم جوزيف جيه بروكنر ، وسارة ج.ستيدنيتز ، وماكس زد جريس ، ودانا زيدان ، وميشيل إس.ماساكوي ، ويوهانس لارش ، وألكسندرا تالافوس ، وكارين غيليمين ، وفيليب واشبورن ، جوديث س. آيزن ، 1 نوفمبر 2022 ، علم الأحياء بلوس.
DOI: 10.1371 / journal.pbio.3001838
« بصمة نسخ محفوظة للخلايا العصبية متعددة الناقلات العصبية الضرورية للسلوك الاجتماعي » بقلم دنفر نكوبي ، وألكسندرا تالافوس ، وجين سيرافين ، وجوزيف بروكنر ، وديلان آر. فارنسورث ، وآدم سي ميلر ، وجوديث س. علم الجينوم BMC.
DOI: 10.1186 / s12864-022-08879-w