Badanie w którym wzięło udział 381 dzieci, powiązało funkcje poznawcze ze wzbogaceniem lub zmniejszeniem liczby niektórych gatunków drobnoustrojów jelitowych. Odkrycia te są jednymi z pierwszych, które bezpośrednio badają powiązania między wczesnym rozwojem mózgu a określonymi bakteriami jelitowymi, twierdzi główny autor Kevin Bonham z badania Wydział Nauk Biologicznych w Wellesley College. i współpracownicy. Ich odkrycia, jak twierdzą, torują drogę do opracowania biomarkerów neuropoznania i rozwoju mózgu.

Wykorzystując kombinację modeli statystycznych i modeli uczenia maszynowego, zespół wykazał, że gatunki obejmują m.in Alistipes otyły, Blautia wexleraeI Ruminococcus gnavus zostały wzbogacone lub uszczuplone u dzieci z wyższymi wynikami funkcji poznawczych. Badali dzieci w wieku od 18 miesięcy do 10 lat.

Związek między mózgiem a mikrobiomem jelitowym, powszechnie określany jako oś mikrobiom-jelito-mózg, jest ważnym obszarem najnowszych badań. Na przykład badania na ludziach i zwierzętach wykazały, że drobnoustroje jelitowe są powiązane z rozwojem zaburzeń neurologicznych, takich jak zaburzenia ze spektrum autyzmu, choroba Alzheimera, choroba Parkinsona i depresja.

Pomimo szeroko zakrojonych dowodów na to, że mózg zdrowych dzieci we wczesnych latach życia ulega niezwykłemu rozwojowi i że po przejściu na pokarm stały wzrasta różnorodność mikroorganizmów jelitowych, w niewielu badaniach sprawdzano, w jaki sposób te dwa procesy są ze sobą powiązane.

Bonhama i in. ocenili społeczności drobnoustrojów w próbkach kału pobranych od 381 zdrowych dzieci w wieku od 40 dni do 10 lat, każde w ciągu tygodnia od różnych ocen poznawczych odpowiednich do wieku.

Korzystając z sekwencjonowania metagenomu typu shotgun, naukowcy odkryli, że starsze dzieci były siedliskiem bardziej zróżnicowanych społeczności drobnoustrojów jelitowych, a w wieku 18 miesięcy różnice w gatunkach drobnoustrojów i metabolizmie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych przez drobnoustroje były istotnie powiązane z wynikami funkcji poznawczych.

Na przykład wzbogacanie gatunków takich jak Alistipes otyłya także wzbogacanie gatunków wytwarzających krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe Eubacterium eligensI Faecalibacterium prausnitziibyły powiązane z wyższymi funkcjami poznawczymi u dzieci w wieku powyżej 18 miesięcy.

„Chociaż nie testowaliśmy bezpośrednio związków przyczynowych między taksonami drobnoustrojów jelitowych a ich genami, jelitami i mózgiem, badanie to dostarcza jasnych i statystycznie istotnych powiązań, które mogą służyć jako cele przyszłych wysiłków w modelach przedklinicznych” – piszą autorzy.

Autorzy twierdzą, że to badanie jest pierwszym, w którym zbadano oś jelita-mózg-mikrobiom w prawidłowym rozwoju neurokognitywnym u zdrowych dzieci. Integracja wielowymiarowych modeli liniowych i modeli uczenia maszynowego w celu analizy złożonej zależności między profilami mikrobiomu jelitowego a rozwojem układu nerwowego jest innowacyjna. Modele te nie tylko ustaliły powiązanie mikroflory jelitowej z funkcjami poznawczymi, ale także przewidziały przyszłą wydajność poznawczą w oparciu o profile drobnoustrojów we wczesnym okresie życia.

Autorzy twierdzą, że badania te mogą prowadzić do wczesnego wykrycia problemów rozwojowych i interwencji rozwojowych, potencjalnie łagodząc długoterminowe wyzwania poznawcze. Podkreśla znaczenie zdrowia jelit we wczesnym dzieciństwie, sugerując rodzicom i pracownikom służby zdrowia kwestie związane z dietą i stylem życia. Co więcej, jak twierdzą, badanie to stanowi pierwszy krok w formułowaniu hipotez, które można przetestować eksperymentalnie i na modelach zwierzęcych.