จุลินทรีย์ในลำไส้ช่วยให้หนูดับความทรงจำแห่งความกลัวได้อย่างไร
การวิจัยใหม่ในหนูแสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ในลำไส้มีอิทธิพลต่อความสามารถในการปลดปล่อยการตอบสนองต่อความกลัวได้อย่างไร การศึกษาให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับกลไกของเซลล์และโมเลกุลที่เชื่อมต่อลำไส้และสมอง
ในช่วง 10-20 ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์สังเกตว่าแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในและต่อร่างกายมีผลต่อสุขภาพอย่างไร
มีหลักฐานแสดงให้เห็นว่าการหยุดชะงักของชุมชนจุลินทรีย์เหล่านี้เชื่อมโยงกับโรคและแม้กระทั่งการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมอย่างไร
ความสัมพันธ์เหล่านี้ยังเห็นได้ชัดในความสัมพันธ์ระหว่างความผิดปกติของภูมิต้านทานเนื้อเยื่อและภาวะทางจิตเวช
ตัวอย่างเช่นผู้ที่เป็นโรคเส้นโลหิตตีบหลายเส้นหรือโรคลำไส้อักเสบ (IBD) อาจมีแบคทีเรียในกระเพาะอาหารรบกวนและมีความผิดปกติทางอารมณ์ความวิตกกังวลและภาวะซึมเศร้า
อย่างไรก็ตามแม้ว่าการตรวจสอบเหล่านี้จะยืนยันถึงการมีอยู่ของแกนสมองและลำไส้ แต่กลไกที่รองรับก็ยังไม่ชัดเจน
การศึกษาใหม่ซึ่งมีคุณลักษณะล่าสุด ธรรมชาติ กระดาษนำเสนอรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนของกระบวนการระดับเซลล์และโมเลกุลที่เชื่อมต่อจุลินทรีย์ในลำไส้และเซลล์สมอง
“ ยังไม่มีใครเข้าใจว่า IBD และภาวะทางเดินอาหารเรื้อรังอื่น ๆ มีผลต่อพฤติกรรมและสุขภาพจิตอย่างไร” David Artis ผู้ร่วมวิจัยอาวุโสศาสตราจารย์ด้านภูมิคุ้มกันวิทยาและผู้อำนวยการฝ่ายวิจัย IBD ของ Weill Cornell Medicine ในนิวยอร์กซิตี้กล่าว
“ การศึกษาของเราเป็นจุดเริ่มต้นของวิธีใหม่ในการทำความเข้าใจภาพรวม” เขากล่าวเสริม
การเรียนรู้และการลืม
สำหรับการศึกษาศ. Artis และเพื่อนร่วมงานได้ใช้หนูเพื่อค้นหาว่าการหยุดชะงักของจุลินทรีย์ในลำไส้มีผลต่อเซลล์สมองอย่างไร
พวกเขาอาศัยความเชี่ยวชาญในพฤติกรรมสัตว์การลำดับยีนและเคมีของเซลล์
การตรวจสอบมุ่งเน้นไปที่ว่าสัตว์เหล่านั้นสามารถเรียนรู้และลืมสิ่งที่กระตุ้นความกลัวได้ดีเพียงใดโดยใช้การทดลองที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "การปรับสภาพความกลัวและการเรียนรู้การสูญพันธุ์"
ในการทดลองหนูเรียนรู้ที่จะเชื่อมโยงไฟฟ้าช็อตที่อุ้งเท้ากับการส่งเสียงพร้อมกัน
ในที่สุดน้ำเสียงก็สามารถกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองต่อความกลัวเช่นเดียวกับไฟฟ้าช็อต
หลังจากสัมผัสกับน้ำเสียงซ้ำ ๆ โดยไม่ได้รับไฟฟ้าช็อตร่วมหนูมักจะลืมความสัมพันธ์ นี่เป็นเพราะสมองของพวกเขาอัปเดตตัวเองว่าไม่มีภัยคุกคามแล้ว
อย่างไรก็ตามนักวิจัยพบว่าหนูที่มีความกล้าปราศจากเชื้อโรคตั้งแต่แรกเกิดหรือมีจุลินทรีย์ในลำไส้ลดลงอย่างมากเนื่องจากการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะแสดงให้เห็นว่าความสามารถในการเรียนรู้ว่าภัยคุกคามนั้นลดลงอย่างเห็นได้ชัด กล่าวอีกนัยหนึ่งสมองของพวกเขาไม่ได้รับการปรับปรุงให้เข้ากับเงื่อนไขใหม่
ยีนที่เปลี่ยนแปลงใน microglia
การตรวจสอบทางพันธุกรรมของ microglia ในสมองของสัตว์ช่วยให้เข้าใจกลไกระดับโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังผลกระทบนี้
นักวิจัยมองไปที่การแสดงออกของยีนในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าตรงกลาง (mPFC) ซึ่งเป็น“ พื้นที่ของสมองที่ทราบกันดีว่ามีความสำคัญต่อการสูญเสียการเรียนรู้”
Microglia เป็นเซลล์ภูมิคุ้มกันที่อาศัยอยู่ในสมองและมีบทบาทมากมายในการพัฒนาและการทำงานของมัน
งานอย่างหนึ่งของพวกเขาคือการช่วยกระตุ้นและตัดการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาทเพื่อสร้างวงจรสมองใหม่
นักวิจัยพบว่าการไม่มีจุลินทรีย์ในลำไส้เปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนของ microglia ใน mPFC ของหนูในลักษณะที่รบกวนการสร้างเซลล์ประสาทตามปกติและกำจัดการเชื่อมต่อระหว่างการเรียนรู้และการลืม
ทีมงานยังพบการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญของสารเคมีในสมองในหนูที่ไม่มีจุลินทรีย์ในลำไส้เช่นการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่มีบทบาทในสภาวะทางระบบประสาทเช่นออทิสติกและโรคจิตเภท
การฟื้นฟูแบคทีเรียในลำไส้ใช้ได้ผลในช่วงต้นของชีวิตเท่านั้น
นักวิจัยยังทำการทดลองเพื่อฟื้นฟูแบคทีเรียในกระเพาะอาหารในหนูที่ปราศจากเชื้อโรคในช่วงอายุต่างๆ
พวกเขาพบว่าเป็นไปได้ที่หนูเหล่านี้จะปลดปล่อยการตอบสนองต่อความกลัวที่มีเงื่อนไข แต่ก็ต่อเมื่อพวกมันฟื้นฟูแบคทีเรียในลำไส้ของพวกมันหลังคลอด
พวกเขาเห็นว่านี่เป็นการค้นพบที่สำคัญเนื่องจากเงื่อนไขทางจิตเวชหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับภูมิต้านทานผิดปกติก็มีความเชื่อมโยงกับปัญหาที่เกิดขึ้นในช่วงแรกของการพัฒนาสมอง
“ แกนสมองและลำไส้ส่งผลกระทบต่อมนุษย์ทุกคนในชีวิตประจำวัน” ศ. อาร์ทิสกล่าว
แม้ว่าจะเร็วเกินไปที่จะแน่ใจได้ แต่ดร. คอเนอร์ลิสตันผู้ร่วมวิจัยหลักแนะนำว่าจากการศึกษาเพิ่มเติมผลการวิจัยเหล่านี้จะนำไปสู่เป้าหมายการรักษาใหม่ในที่สุด
“ นั่นคือสิ่งที่เราจะต้องทดสอบต่อไป” เขากล่าว
“ เราเริ่มเข้าใจมากขึ้นว่าลำไส้มีผลต่อโรคต่างๆเช่นออทิสติกโรคพาร์กินสันโรคเครียดหลังบาดแผลและโรคซึมเศร้าอย่างไร”
ศ. เดวิดอาร์ทิส
