在猪的大脑发育过程中,先天胜过后天
![Using a newly developed pig brain atlas, University of Illinois researchers show no major differences in pig brain development between pigs in artificial rearing environments vs. sow rearing. The discovery has important implications for further laboratory-based testing of nutritional interventions and their effect on neurodevelopment. Credit: Lauren D. Quinn, University of Illinois 在猪的大脑发育过程中,先天胜过后天](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/inpigbrainde.jpg)
在人类能从新的药物疗法和营养添加剂中获益之前,科学家们在动物身上,特别是老鼠身上,测试它们的安全性和有效性。但是,就像他们在生物医学研究上所做的那样,啮齿动物并不总是新生儿大脑发育bob88体育平台登录和营养研究的最佳研究模型。这就是猪可以发挥重要作用的地方。
伊利诺伊大学研究人员称,国内猪是这些研究的理想选择,因为他们的大脑的大小,发育速度和消化系统是人类新生儿的极好相似物。
他们已经建立了第一个、最近又建立了第二个完整的基于核磁共振成像的猪脑图谱,对猪脑有了很多了解。他们用第一种方法研究了多种营养干预的效果猪。但有些评论家表示,他们无法确定那些结果反映现实。毕竟,这些研究科目在精心控制的环境中提出,而不是与兄弟姐妹和妈妈在农场标准的训练箱中混合。
所以猪早期饲养环境的影响是多少大脑发展吗?
“我们一直在反驳关于猪大脑在我们实验室的发育是否和在任何养猪场的发育一样的批评。答案是肯定的。我们现在有无可争辩的证据说猪的大脑在人造环境中成长和发展同样结构的猪由母亲抚养,“瑞安·迪尔格说,动物科学系的副教授,资深作者在一项新的研究神经科学前沿。
在这项研究中,研究团队将2天大的小猪带到他们的设施,即仔猪营养和认知实验室,该实验室配备了大型个体围栏,让猪看到、闻到和听到附近猪圈里的其他猪。迪尔格说,高环境温度和猪的社交能力很重要。
“在我们的营养研究中,我们希望将它们分开,以避免它们结肠中发现的细菌交叉污染,这些细菌统称为微生物群。”但是猪仍然可以通过看、听和闻来表达社会行为。”他说。“在我们的许多研究中,我们每天都让猪走出笼子去社交,所以它们每天下午都有一个小猪派对。”
另一个小猪子集在我校园U的研究场上沉浸在枯萎的仆役和母亲。在4周龄,当猪已经发展得足够,它们不再需要单独喝牛奶,人工饲养的猪搬回农场,并被母猪饲养的同行组合。所以,到底,猪只生活在不同的环境中为前四周的生命,从那时起,所有猪都被治疗相同。
所有猪在1,2,3,4,8,12,18和24周的最先进的磁共振成像(MRI)机器中麻醉并扫描。研究人员评估了人工饲养和播种的猪的脑宏观和微观结构,使用新的猪脑地图集为年轻和青少年猪。
不仅猪在两个饲养环境中以相同的速率饮食和生长,它们的大脑发展也相当于总体上。研究人员发现两组中全脑,灰质,白种,脑脊液生长的绝对体积,灰质,白种,脑脊液生长或微观结构变化(脑区之间的神经元连接)。
Joanne Fil是伊利诺斯州神经科学项目的博士生,也是这项研究的第一作者,她说:“我们观察了髓磷脂的替代测量方法,髓磷脂水含量,它反映了神经元周围的脂肪和蛋白质,帮助它们更有效地交流。人类和猪在出生后显著地发育了大量的髓鞘,所以如果我们看到更多的髓鞘,那么我们就假设大脑在以不同的速度成熟。纵向上,两组髓磷脂水分数无差异。
“我们确实看到了发育速度上的细微差异,人工饲养的猪髓磷脂的发育速度略高于母猪饲养的猪,但最终,在大脑发育方面,两种环境下饲养的猪达到了相同的位置。”
研究人员还在行为测试中比较了猪的记忆。研究人员给了猪两个固定的玩具让它们玩——其中一个是它们之前能够研究的,另一个则是它们之前从未见过的。如果他们花更多的时间去看新玩具,那就表明他们记得旧的玩具,因此已经对其进行了记忆编码。
在几个早期的时间点,即4周和8周,母猪饲养组的猪有略微更高的目标识别能力。作者认为,这可能是由于在母猪饲养的环境中,同伴之间有更多的互动。然而,这种差异是轻微和暂时的。
“行为总是更加多变,更加主观。这就是为什么我们喜欢通过核磁共振来评估大脑的客观和结构测量,”迪尔格说。“我们发现,当两组猪都很健康,并且我们满足它们的营养需求时,饲养环境似乎不会影响它们的大脑发育。”他们的大脑实际上生长得一样。”
除了支持在猪神经科学研究中继续使用实验室饲养环境,该研究还提供了猪大脑随时间发展的新数据。
持续了六年的六年,第一批猪脑阿特拉斯作为世界各地研究人员的明确参考。但是,阿特拉斯基于4周龄猪,不能轻易推断给老年动物。新的地图集不仅包括12周龄猪,饲养环境研究为猪提供了绝对的体积措施,更多的时间点,高达成年。
“这提供了大量的基础数据,人们可以回过头来问,在特定年龄,猪的大脑是多少立方毫米。我们可以在现有的基础上建立模型。”“我们的目标是比较两种饲养环境,但也提供了对特定年龄猪的预期。这很有帮助,因为我们可以开始针对特定年龄开发营养干预措施,并了解营养会影响大脑发育的哪些部分。”
迪尔格补充道:“作为一个模型,猪有很多力量生物医bob88体育平台登录学研究我们正通过将工程和农业结合在一起来展示这一点,这是我们作为一个赠地机构的核心使命。我们在校园里用了很多老鼠做研究,但我们也很擅长用猪做研究。我们正在把生物医学世界和农业世界结合起来,最终使猪和人类的营养都受益。
摘要文章“教养环境对儿童纵向脑发育、对象识别记忆和探索行为的影响”家养猪(SUS Scrofa),“发表在神经科学前沿。
进一步探索
用户评论