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삽화는 인간의 미생물 구성을 묘사합니다. 제브라피쉬에 대한 최근 연구에 따르면 장내 미생물은 사회적 행동을 조절하는 뇌 회로의 과도한 연결을 잘라내는 과정에서 역할을 합니다. 이 가지치기는 정상적인 사회적 행동의 발달에 매우 중요합니다. 출처: 국립인간게놈연구소
사회화하는 법을 배우려면 제브라피쉬는 자신의 직감을 믿어야 합니다.
장내 미생물은 특수 세포가 사회적 행동을 제어하는 뇌 회로의 추가 연결을 제거하도록 장려한다고 오레곤 대학의 새로운 zebrafish 연구에서 보여줍니다. 가지치기는 정상적인 사회적 행동의 발달에 필수적입니다.
연구원들은 또한 이러한 ‘사회적’ 뉴런이 제브라피시와 생쥐에서 유사하다는 것을 발견했습니다. 이는 발견이 종 사이에 번역될 수 있으며 다양한 신경 발달 상태에 대한 치료 방법을 제시할 수 있음을 시사합니다.
신경과학자 필립 워시본(Philip Washbourne)과 공동으로 연구를 이끈 오레곤 대학의 신경과학자 주디스 아이젠(Judith Eisen)은 “이것은 큰 진전이다. “그것은 또한 더 크고 털복숭이가 많은 동물에서 일어나는 일들에 대해 밝혀줍니다.”
연구팀은 2018년 12월에 발표된 두 개의 새로운 논문에서 발견한 내용을 보고합니다. 플로스 생물학 그리고 BMC 유전체학.
사회적 행동은 뇌의 많은 부분을 포함하는 복잡한 현상이지만 Washbourne의 연구실은 이전에 특정 종류의 사회적 상호 작용에 필요한 제브라피시 뇌의 뉴런 세트를 확인했습니다. 일반적으로 두 마리의 제브라피쉬가 유리 칸막이를 통해 서로를 보면 서로에게 다가가 나란히 헤엄칩니다. 하지만 이 뉴런이 없는 제브라피쉬는 관심을 보이지 않습니다.
여기에서 팀은 장내 미생물과 뇌의 뉴런을 연결하는 경로를 발견했습니다. 건강한 물고기에서 장내 미생물은 미세아교세포라고 하는 세포를 자극하여 뉴런 사이의 여분의 연결을 잘라냅니다.
가지치기는 건강한 두뇌 발달의 정상적인 부분입니다. 계산대 위의 잡동사니처럼 여분의 신경 연결이 정말 중요한 메시지를 전달하는 데 방해가 되어 메시지가 흐릿해질 수 있습니다.
장내 미생물이 없는 제브라피쉬에서는 가지치기가 일어나지 않았고 물고기는 사회적 결손을 보였습니다.
“우리는 마이크로바이옴이 개발 과정에서 많은 것에 영향을 미친다는 것을 한동안 알고 있었습니다.”라고 Washbourne은 말했습니다. “그러나 마이크로바이옴이 뇌에 어떤 영향을 미치는지에 대한 구체적인 데이터는 많지 않았습니다. 우리는 그곳의 경계를 넓히기 위해 상당한 노력을 기울였습니다.”
두 번째 논문에서 팀은 생쥐와 제브라피시가 공유할 수 있는 이 사회적 뉴런 세트의 두 가지 정의 기능을 확인했습니다. 하나는 이러한 세포가 유사한 유전자를 켜서 식별할 수 있다는 것입니다. 두 종의 뇌에서 유사한 역할을 할 수 있다는 단서입니다. 이러한 서명 신호는 다른 뇌에서 이 역할을 수행하는 뉴런을 식별하는 데 사용될 수 있습니다. 다른 하나는 “생쥐에서 동일한 유전자 서명을 가진 뉴런이 제브라피시 사회적 뉴런과 거의 동일한 뇌 위치에 있다는 것”이라고 Eisen은 말했습니다.
그 발견은 제브라피쉬에 대한 그들의 연구가 쥐나 인간에게 번역될 수 있다는 연구원들의 믿음을 강화시킵니다. 과학자들이 어린 물고기의 투명한 몸을 통해 형성되는 신경 회로를 관찰할 수 있는 제브라피쉬의 뇌 발달의 기초를 연구하는 것이 더 쉽습니다. 그런 다음 연구원은 제브라피시로부터 통찰력을 얻어 다른 종을 이해하기 위한 출발점으로 사용할 수 있습니다.
장내 미생물 파괴와 신경 시냅스 가지치기 불량은 모두 자폐 스펙트럼 장애와 같은 다양한 신경정신과적 상태와 관련이 있습니다.
아이젠과 워시본 연구실의 박사후 연구원이자 이 연구의 첫 번째 저자인 조셉 브루크너(Joseph Bruckner)는 “만약 우리가 이것들을 함께 묶을 수 있다면, 그것은 광범위한 장애에 대한 더 나은 치료법을 용이하게 할 수 있을 것입니다.”라고 말했습니다. 플로스 생물학 종이. 그의 다음 단계는 미생물과 행동 사이의 경로를 훨씬 더 자세히 매핑하여 박테리아를 미세아교세포에 연결하는 분자를 파악하는 것입니다.
참조:
Joseph J. Bruckner, Sarah J. Stednitz, Max Z. Grice, Dana Zaidan, Michelle S. Massaquoi, Johannes Larsch, Alexandra Tallafuss, Karen Guillemin, Philip Washbourne 및 Judith S. Eisen, 2022년 11월 1일, 플로스 생물학.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3001838
Denver Ncube, Alexandra Tallafuss, Jen Serafin, Joseph Bruckner, Dylan R. Farnsworth, Adam C. Miller, Judith S. Eisen 및 Philip Washbourne의 “사회적 행동에 필요한 다중 신경 전달 물질 뉴런의 보존된 전사 지문”, 2022년 9월 29일, BMC 유전체학.
DOI: 10.1186/s12864-022-08879-w
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