Исследование впервые обнаружило связь между кишечником птицы и её мозгом
Несмотря на обширные данные о взаимосвязи кишечного микробиома и мозга («оси микробиота–кишечник–мозг») у людей и грызунов, об этой системе у других животных известно мало.
Чтобы восполнить этот пробел, исследователи из Университета Флориды Атлантик и Корнеллского университета изучили связь между когнитивными способностями и кишечным микробиомом у содержащихся в неволе зебровых амадин (Taeniopygia guttata). Певчие птицы — удобная модель для изучения этой оси благодаря недавним достижениям в понимании когнитивных способностей птиц.
В популяции из 38 зебровых амадин исследователи оценили выполнение когнитивных задач на обучение и память. Микробиом кишечника отбирали с помощью клоакального мазка и определяли альфа- и бета-разнообразие бактерий. Микробиом клоаки репрезентативен для микробиома толстой кишки.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Королевского общества Biology Letters, показали, что характеристики кишечного микробиома были связаны с успешностью выполнения когнитивного теста, в котором птицы осваивали новую технику добычи пищи. Исследователи также выявили потенциально важные бактерии, которые были относительно более многочисленны у птиц, лучше справившихся с этим заданием. Эта корреляция является одним из первых доказательств связи между кишечным микробиомом птицы и её мозгом.
«Кишечный микробиом животного может оказывать широкое влияние на здоровье, когнитивные способности и поведение, что легло в основу концепции "оси микробиота–кишечник–мозг"», — говорит ведущий автор исследования Морган К. Слевин. «Микробиом может влиять на мозг напрямую, высвобождая нейротрансмиттеры и их предшественники, стимулирующие блуждающий нерв, и косвенно — через воздействие на иммунную систему. У грызунов и людей характеристики микробиома связаны с обучением, памятью и психическим здоровьем».
Для оценки когнитивных способностей птиц тестировали с помощью трёх задач, измеряющих обучение и память:
- Новая техника добычи пищи.
- Цветовая ассоциация.
- Смена цветовой ассоциации (на гибкость).
Каждую птицу тестировали индивидуально, а исследователи наблюдали и оценивали испытания удалённо по видео.
Результаты показали, что Helicobacter (вызывающий многие кишечные заболевания, включая язвы) и Gallibacterium (многие гемолитические виды которого встречаются у птиц, включая домашнюю птицу), как правило, были более многочисленны у птиц, показавших плохие результаты.
«Хотя мы не выявили полезных таксонов, ответственных за различия между категориями успешности, мы предполагаем, что Helicobacter и Gallibacterium могут сигнализировать о дисбалансе или неадаптивности микробиома у птиц с низкими результатами», — отмечает старший автор исследования Ринди К. Андерсон, Ph.D. «Это открытие ставит вопрос: "Влияют ли конкретные таксоны на когнитивные способности? Или кишечный микробиом певчей птицы просто указывает на качество организма-хозяина и, следовательно, коррелирует с когнитивными способностями?"».
Исследователи отмечают, что интригующей возможностью является также то, что характеристики микробиома могут в разной степени влиять на когнитивные процессы в зависимости от пола, например, на моторное обучение и кратковременную память (новая техника добычи пищи) по сравнению с долговременной ассоциативной памятью (цветовая ассоциация) и гибкостью (смена ассоциации).
Подобные исследования будут иметь решающее значение для понимания того, как микробиом влияет на мозг и общее здоровье диких и содержащихся в неволе животных.