Die Diversität des Darmmikrobioms sagt die kognitive Funktion und Gehirnstruktur bei gesunden Kindern voraus

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 Settings 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.