Лактобациллы кишечника связали с хорошей памятью мышей
Мыши, в кишечнике которых было много бактерий четырех семейств, лучше запоминали опасный отсек в тесте на пассивное избегание. У животных, которым вводили лактобациллы или чистый лактат, память была лучше, чем у контрольных мышей. Доля клеток, экспрессирующих медиатор гамма-аминомасляную кислоту, в гиппокампе этих животных была увеличена. Исследование, опубликованное в журнале Microbiome, открывает перспективу для нового подхода к лечению нарушений памяти.
Микробиом кишечника связывают не только с общим здоровьем, но и с поведением и памятью. На мышах показано, что пробиотики с лактобациллами и бифидобактериями снижают тревожность и улучшают память животных. Как бактерии кишечника влияют на процессы мозга, не ясно. Известно лишь, что прием лактобацилл увеличивает количество тормозного медиатора гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) и рецепторов к нему в мозге.
Ученые из Люксембурга и США под руководством Антуана Снейдерса (Antoine Snijders) из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли изучали память мышей различных линий проекта «Collaborative Cross». Генетическое разнообразие этих животных значительно выше, чем обычных лабораторных линий, — это позволяет находить новые гены, которые связаны с различными процессами в организме.
535 мышей 29 линий обучали пассивному избеганию: в одном из двух отсеков экспериментальной камеры животных били током, а через три дня проверяли, какое отделение они будут предпочитать. Чем лучше память мышей о событии, тем больше времени проходило до того, как мыши заходили в отсек, где их били током.
Память мышей существенно варьировала между линиями, и ученые выделили 222 гена, различия в которых коррелировали с памятью. Про треть этих генов уже известно, что они связаны с памятью; экспрессию еще 65 обнаружили в мозге. Значит, нашли 65 новых генов, которые могут участвовать в процессах памяти.
Затем исследователи отсеквенировали рибосомальную РНК кишечных бактерий мышей, у которых протестировали память. Численность бактерий четырех семейств (Lactobacillaceae, Deferribacteraceae, Bacteroidaceae и Clostridiaceae) коррелировала с высокими показателями пассивного избегания (p < 0,05). Дальнейшие исследования проводили с лактобациллами, поскольку их связь с памятью обнаружили и в предыдущих исследованиях на мышах, крысах и людях.
Мышам в корм добавляли бактерии видов Lactobacillus reuteri, L. plantarum и L. brevis, а затем проводили тесты на память. Чтобы понять, какие вещества бактерий влияют на когнитивные способности животных, провели анализ метаболома их фекалий, плазмы крови и мозга. Также оценили количество ГАМК в этих же анализах и долю клеток гиппокампа, которые экспрессируют этот медиатор. Гиппокамп — зона мозга, необходимая для формирования кратковременной памяти, а ГАМК — основной его медиатор.
Память мышей, которым привили лактобациллы, была лучше, чем у контрольных животных (p = 0,00021). Концентрация всего одного вещества — лактата — была повышена в кишечнике, плазме крови и мозге животных с лактобациллами. Содержание ГАМК в анализах не было увеличено, кроме гиппокампа мышей с L. plantarum. А доля клеток гиппокампа, которые экспрессируют этот медиатор, была значительно повышена у мышей, которым прививали все три вида лактобацилл.
Лактат добавляли в питьевую воду мышей линии, которая плохо показала себя в первичных тестах на память. Через пять недель время захода в «опасный отсек» при пассивном избегании у этих животных увеличилось с 92 секунд до 210 (p = 0,01). Процент ГАМК-положительных клеток гиппокампа у этих мышей был также выше, чем у контрольных (p = 0,042).
Возможно, лактобациллы в качестве пробиотиков окажутся полезными для терапии нарушений памяти у человека. Однако перед тем, как применять метод на людях, необходимо провести ряд дополнительных исследований
Микробиом влияет на поведение не только мышей. Отсутствие микроорганизмов в кишечнике дрозофил делает их гиперактивными, а наличие некоторых бактерий связано с качеством жизни и склонностью к депрессии у человека. Совсем недавно в нашем материале «Знакомство с жильцами» мы выясняли, какие бактерии живут в глазах нашего главного редактора. Аналогичный эксперимент вы можете провести у себя дома.
Алиса Бахарева
Они нам кажутся почти в два раза легче своего реально веса
Исследователи из Великобритании предложили людям сравнить вес их собственных ладоней и грузов, подвешенных к рукам, чтобы выяснить, насколько верно люди оценивают массу своего тела и его частей. Проведенные эксперименты показали, что испытуемые сильно занижают вес собственных кистей — в одном из экспериментов он оказался на 49,4 процента ниже, чем реальный. Результаты опубликованы в Current Biology. Когда мы берем какой-то предмет, его ощущаемый вес связан с чувством усилия — величиной двигательных команд, которые направляются мышцам. За восприятие веса самого нашего тела и его частей тоже отвечает центральная нервная система, но нет конкретных сенсорных рецепторов, которые были бы в этом задействованы. Воспринимаемый вес тела может меняться из-за усталости, анестезии и других факторов. Пациенты, перенесшие инсульт с параличом конечности, часто жалуются на то, что конечность стала тяжелее. Протезы тоже кажутся людям более тяжелыми, хотя часто весят меньше реальной руки или ноги. Элиза Ферре (Elisa R. Ferrè) из Лондонского университета и ее коллеги решили выяснить, как люди воспринимают вес собственной кисти. В трех экспериментах участвовали 60 человек. До начала испытаний каждый участник опускал кисть левой руки, опирающейся на предплечье, на 30 секунд, чтобы оценить ее вес. Затем к уже лежащей на подушке руке крепили браслет, на который подвешивали грузы разной массы. Участники должны были сказать, что ощущалось тяжелее — кисть или груз. Грузом выступали пакетики с рисом, всего их было 16 штук, а их масса составляла от 100 до 600 грамм. В экспериментах ученые использовали психофизическую лестницу. Среднюю массу кисти, согласно ранее проведенным исследованиям, ученые взяли за 400 грамм. Первый подвешенный груз отличался на 200 грамм, то есть его масса составляла 200 либо 600 грамм — в зависимости от того, была лестница нисходящей или восходящей. Массу следующего груза выбирал алгоритм: если участник считал, что груз тяжелее ладони, следующий подвешенный груз был легче, и наоборот. Так спустя какое-то количество испытаний масса грузов начинала колебаться вокруг некоторой цифры — предполагаемой (участником) массы кисти. В первом эксперименте 20 участников просто сравнивали вес кисти и вес груза. Всего с ними провели три блока по 20 испытаний. В конце эксперимента ученые измерили реальную массу кистей участников, посчитав объем вытесненной рукой воды. Средняя масса кисти составила 327,9 грамм. Участникам, однако, казалось, что их кисть весит гораздо меньше: средний ощущаемый вес кисти оказался в среднем на 49,4 процента ниже, чем реальный, — то есть кисть, по мнению испытуемых, весила менее 200 грамм (p < 0,0001). Во втором эксперименте участвовало еще 20 человек. Теперь после серии испытаний ученые попросили людей в течение десяти минут делать упражнения с ручным тренажером, чтобы их кисть устала. Усталость люди оценивали по стобалльной шкале; до начала испытаний она составляла в среднем 10 баллов, а после упражнений — 70. И до, и после упражнений участники воспринимали свои ладони более легкими, чем есть на самом деле. Однако уставшая рука казалась им немного тяжелее, и ощущаемый вес был уже на 28,8 процента ниже реального (p < 0,01), по сравнению с 43,9 процента до упражнений (p < 0,0001). В третьем эксперименте другие 20 участников пытались взвесить свою руку и мешочки с рисом, однако теперь в каждом испытании они чувствовали поочередно и вес кисти, и вес груза. Независимо от того, что они взвешивали первым, рука все равно казалось им легче, чем она есть на самом деле — в среднем на 33,4 процента (p < 0,001) Исследователи предположили, что такое искажение восприятия, возможно, помогает нам сравнивать массы двух предметов, которые мы берем в обе руки. Если один предмет весит 400 грамм, а другой 500, и к ним добавляется еще и масса самих рук (около 3 килограмм), то распознать, что тяжелее, а что легче, будет сложно. Таким образом, перцептивное «вычитание» веса собственных конечностей может улучшить восприятие веса самих предметов. Также авторы считают, что занижение ощущаемого веса тела — механизм, который помогает нервной системе модулировать активность, или, наоборот, отдых. А воспринимаемый вес предметов можно изменить в виртуальной реальности. Например, если предмет движется медленнее, чем рука, он будет казаться немного тяжелее. А еще более тяжелыми виртуальные объекты станут, если надеть на запястья вибрирующие ремешки.