Gehirnwachstum im Kindesalter hängt mit dem Darmmikrobiom zusammen

Zusammenfassung: Eine neue Studie deckt den signifikanten Einfluss des Darmmikrobioms auf die kognitive Funktion und die Gehirnstruktur bei gesunden Kindern auf. Durch die Analyse von Daten von 381 Kindern in der RESONANCE-Kohorte identifiziert die Forschung bestimmte Mikrobenarten, die mit höheren kognitiven Fähigkeiten verbunden sind, während andere mit niedrigeren kognitiven Ergebnissen korrelieren.

Diese Studie nutzt fortschrittliche Modelle des maschinellen Lernens, um das Potenzial von Darmmikrobenprofilen bei der Vorhersage der kognitiven Leistung und der Gehirnentwicklung zu demonstrieren. Diese neuartige Forschung unterstreicht die entscheidende Rolle der Darm-Gehirn-Mikrobiom-Achse in der frühkindlichen Entwicklung und öffnet Türen für zukünftige Interventionen.

Wichtige Fakten:

1. Die Studie ergab einen Zusammenhang zwischen bestimmten Darmmikrobenarten und der kognitiven Funktion bei Kindern.
2. Fortschrittliche Modelle des maschinellen Lernens zeigten, dass mikrobielle Darmprofile die Gehirnstruktur und die kognitive Leistung vorhersagen können.
3. Die Forschung liefert ein neues Verständnis der Darm-Gehirn-Mikrobiom-Achse bei der normalen neurokognitiven Entwicklung bei gesunden Kindern.

Quelle: Wellesley College

Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das Darmmikrobiom kognitive Ergebnisse und neurologische Entwicklungsstörungen beeinflusst, der Einfluss des mikrobiellen Stoffwechsels im Darm auf die typische neurologische Entwicklung wurde jedoch nicht im Detail untersucht.

Forscher des Wellesley College haben in Zusammenarbeit mit anderen Institutionen gezeigt, dass Unterschiede im Darmmikrobiom mit der allgemeinen kognitiven Funktion und der Gehirnstruktur bei gesunden Kindern zusammenhängen.

Diese Studie – heute veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte – ist Teil des ECHO-Programms (Environmental Influences on Child Health Outcome), das von den National Institutes of Health finanziert wird.

Diese Studie untersucht diesen Zusammenhang bei 381 gesunden Kindern, die alle zur RESONANCE-Kohorte in Providence, Rhode Island, gehören, und bietet neue Einblicke in die frühkindliche Entwicklung.

Wichtigste Erkenntnisse:

• Die Forschung zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom und der kognitiven Funktion bei Kindern. Spezifische Darmmikrobenarten, wie z Alistipes obesi Und Blautia wexleraesind mit höheren kognitiven Funktionen verbunden. Umgekehrt mögen Arten Ruminococcus gnavus treten häufiger bei Kindern mit niedrigeren kognitiven Werten auf.
• Die Studie betont die Rolle mikrobieller Gene, insbesondere derjenigen, die am Stoffwechsel neuroaktiver Verbindungen wie kurzkettiger Fettsäuren beteiligt sind, bei der Beeinflussung der kognitiven Fähigkeiten.
• Fortgeschrittene Modelle des maschinellen Lernens demonstrierten die Fähigkeit von Darmmikrobenprofilen, Variationen in der Gehirnstruktur und der kognitiven Leistung vorherzusagen, und verdeutlichten das Potenzial für Früherkennungs- und Interventionsstrategien in der neurologischen Entwicklung.
• Diese Studie stellt einen wichtigen ersten Schritt zum Verständnis der Beziehung zwischen dem Darmbiom und der kognitiven Funktion bei Kindern dar. Die korrespondierende Autorin Vanja Klepac-Ceraj bemerkt: „Diese Forschung an einer einzelnen Kohorte bietet spannende Hypothesen, die wir nun in weiteren Umgebungen testen wollen.“

Was macht diesen Forschungsroman aus?

Diese Forschung ist die erste, die die Darm-Gehirn-Mikrobiom-Achse bei der normalen neurokognitiven Entwicklung bei gesunden Kindern untersucht. Die Integration multivariabler linearer und maschineller Lernmodelle zur Analyse der komplexen Beziehung zwischen Darmmikrobiomprofilen und der neurologischen Entwicklung ist innovativ.

Diese Modelle stellten nicht nur den Zusammenhang der Darmmikrobiota mit der kognitiven Funktion her, sondern sagten auch die zukünftige kognitive Leistung auf der Grundlage mikrobieller Profile im frühen Leben voraus.

Relevanz für die öffentliche Gesundheit:

Die Ergebnisse ebnen den Weg für die Entwicklung von Biomarkern für die Neurokognition und die Gehirnentwicklung.

Diese Forschung könnte zur Früherkennung von Entwicklungsproblemen und Interventionen führen und möglicherweise langfristige kognitive Herausforderungen abmildern. Es unterstreicht die Bedeutung der Darmgesundheit in der frühen Kindheit und schlägt Eltern und Gesundheitsdienstleistern Überlegungen zu Ernährung und Lebensstil vor.

Darüber hinaus markiert diese Studie den ersten Schritt zur Formulierung von Hypothesen, die experimentell und in Tiermodellen überprüft werden können.

Beitrag des Wellesley College:

Das Wellesley College spielte bei dieser Forschung eine entscheidende Rolle. Das Klepac-Ceraj-Labor am Fachbereich Biowissenschaften stellte grundlegendes Fachwissen in der Mikrobiomanalyse und kognitiven Bewertung zur Verfügung.

Der Hauptautor dieser Studie, Dr. Kevin Bonham, leitete zusammen mit Dr. Guilherme Fahur Bottino die Datenanalysen. Das Engagement der Hochschule für interdisziplinäre Zusammenarbeit war ausschlaggebend für die Durchführung dieser komplexen Studie.

Über diese Neuigkeiten aus der Mikrobiom- und Gehirnentwicklungsforschung

Autor: Stacey Schmeidel
Quelle: Wellesley College
Kontakt: Stacey Schmeidel – Wellesley College
Bild: Das Bild stammt von Neuroscience News

Ursprüngliche Forschung: Offener Zugang.
„Im Darm lebende Mikroorganismen und ihre Gene sind mit der Kognition und Neuroanatomie bei Kindern verbunden“ von Vanja Klepac-Ceraj et al. Wissenschaftliche Fortschritte

Abstrakt

Im Darm lebende Mikroorganismen und ihre Gene sind mit der Kognition und Neuroanatomie von Kindern verbunden

Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der mikrobielle Stoffwechsel im Darm bei neurologischen Entwicklungsstörungen eine Rolle spielt, sein Einfluss auf die typische neurologische Entwicklung wurde jedoch nicht im Detail untersucht.

Wir untersuchten die Beziehung zwischen dem Mikrobiom und der Neuroanatomie und Kognition von 381 gesunden Kindern und zeigten, dass Unterschiede in mikrobiellen Taxa und Genen mit der gesamten kognitiven Funktion und der Größe von Gehirnregionen zusammenhängen.

Mithilfe einer Kombination aus statistischen und maschinellen Lernmodellen haben wir gezeigt, dass Arten einschließlich Alistipes obesi, Blautia wexleraeUnd Ruminococcus gnavus waren bei Kindern mit höheren kognitiven Funktionswerten angereichert oder erschöpft. Der mikrobielle Stoffwechsel kurzkettiger Fettsäuren war auch mit der kognitiven Funktion verbunden.

Darüber hinaus waren Maschinenmodelle in der Lage, das Volumen von Gehirnregionen aus mikrobiellen Profilen vorherzusagen, und Taxa, die für die Vorhersage kognitiver Funktionen wichtig waren, waren auch wichtig für die Vorhersage einzelner Gehirnregionen und spezifischer Subskalen kognitiver Funktionen.

Diese Ergebnisse liefern potenzielle Biomarker für die neurokognitive Entwicklung und können die Entwicklung von Zielen für die Früherkennung und Intervention ermöglichen.