מחקר מגלה שהסרת חיידקים בעור מגבירה את אותות הקשב במוח

מדענים מהאוניברסיטה המרכזית הלאומית, טייוואן, חקרו את הקשר בין מיקרוביוטה של ​​העור ותפקודים קוגניטיביים במוח באמצעות אלקטרואנצפלוגרפיה ושיטות למידת מכונה.

המחקר פורסם בכתב העת דוחות מדעיים.

מחקר: בחינת הקשר האפשרי בין מיקרוביום עור ותפקודים קוגניטיביים במוח: מחקר EEG פיילוט. קרדיט תמונה: ART-ur / Shutterstock

רקע כללי

מיקרוביוטה אנושית מוגדרת כמאגר עצום של מיקרואורגניזמים הטרוגניים השוכנים בעיקר במערכת העיכול (GI) (מיקרוביוטה של ​​המעי) ועל העור (מיקרוביוטה של ​​העור).

ידוע כי המיקרוביוטה של ​​המעי ממלאת תפקידים חיוניים בוויסות תפקודים פיזיולוגיים רבים על ידי ייצור חומצות שומן קצרות שרשרת ומטבוליטים אחרים. מלבד שמירה על הומאוסטזיס של המעי וויסות תפקודים מטבוליים וחסונים, למיקרוביוטה של ​​המעי תפקיד מכריע בוויסות תפקודי מוח חיוניים דרך ציר המעי-מוח הדו-כיווני.

כמו מערכת העיכול, מיקרואורגניזמים השוכנים על העור חיוניים לשמירה על הומאוסטזיס של העור, מניעת חדירת פולשים זרים (פתוגניים וכימיקלים) לגוף, ויסות תפקודי חיסון ופירוק מוצרים טבעיים. פונקציות אלו מופעלות על ידי חומצות שומן קצרות שרשרת המיוצרות על ידי המיקרוביוטה של ​​העור.

גידול חיידקים על עור האדם תלוי במספר גורמים, כולל מיקרו-סביבה של העור, גיל, רמת חלב, רמה הורמונלית וייצור זיעה. חוסר איזון בהרכב החיידקים והמגוון של העור (דיסביוזיס) עלול להוביל למספר מחלות עור, כולל אטופיק דרמטיטיס, פצעים, פסוריאזיס, אקנה וולגריס, כיב כף רגל סוכרתית או Pityriasis Versicolor.

במחקר זה, מדענים העריכו את האינטראקציות בין מיקרוביוטה של ​​העור לאותות מוח הקשורים לתפקוד קוגניטיבי אצל אנשים בריאים.

ללמוד עיצוב

המחקר נערך על סך של 20 אנשים בריאים. רמת הקשב (תפקוד קוגניטיבי) של כל משתתף נמדדה באמצעות משימת כדור מוזר קלאסי הכוללת גירוי אי זוגי וסטנדרטי בתדרים שונים שהוצגו בסדרה אקראית.

פעילויות המוח החשמליות של כל משתתף נמדדו במהלך המשימה המוזרה באמצעות אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) בשלוש תנאים שונים של מניפולציה של אוכלוסיית חיידקים על מצחו של המשתתף.

אוכלוסיות חיידקים עברו מניפולציות של אלכוהול, גליצרול ומים כדי לחקור את השפעת המיקרוביוטה של ​​העור על תפקודים קוגניטיביים במוח. מניפולציות של אלכוהול, גליצרול ומים יושמו כדי לחסל חיידקי עור, להגביר את צמיחת חיידקי העור ולחקות גידול טבעי של חיידקי העור.

השינויים ב-EEG (פוטנציאלים הקשורים לאירועים; ERPs) נותחו באמצעות שיטות סטטיסטיות ולמידת מכונה כדי לזהות את ההשפעה של מניפולציות של מיקרוביוטה בעור על פעילויות מוח הקשורות לקשב.

(א) השפעות משמעותיות של מניפולציות ניסיוניות על אוכלוסיית החיידקים; (ב) שינויים בצבע לאחר מניפולציות ניסיוניות הצביעו על תסיסה חיידקית.

תצפיות חשובות

מדידות הצפיפות האופטית של אוכלוסיות חיידקים בשלוש מניפולציות ניסיוניות גילו גידול משמעותי בגידול חיידקים בתנאי מים וגליצרול בהשוואה לזו בתנאי אלכוהול.

רמות התהליכים הקוגניטיביים של המשתתפים נקבעו על ידי מדידת ERPs של N200 (שיא שלילי ב-200 מילישניות) ו-P300 (צליפה חיובית ב-300 מילישניות) בתגובה לגירויים ניסיוניים.

על פי הספרות הזמינה, משרעות N200 מוגברות מעידות על הקצאה סלקטיבית של תשומת לב מרחבית, זיהוי של חידוש או אי התאמה ושליטה קוגניטיבית. באופן דומה, אמפליטודות P300 משופרות קשורות לקשב סלקטיבי.

היישום היעיל של המשימה המוזרה נקבע על ידי בחינת ERPs בתנאי מניפולציה במים. הממצאים חשפו אמפליטודות P300 גבוהות משמעותית באזור המרכז-פריאטלי בתגובה לגירוי מוזר בהשוואה לגירוי סטנדרטי. זה מצביע על יישום יעיל של המשימה.

מדידות ה-ERP במניפולציות ניסיוניות גילו כי מניפולציית האלכוהול (הסרת חיידקים) גורמת לאינדוקציה משמעותית באמפליטודות P300 בתגובה לגירוי מוזר בלבד בהשוואה לתנאי המים והגליצרול (גידול חיידקים מוגבר). תצפיות אלו מצביעות על כך שהוצאת חיידקים מהעור מגבירה את רמת הקשב של המשתתפים.

עם זאת, למרות שוני משמעותי בצמיחת חיידקים בתנאי מים וגליצרול, שתי המניפולציות הניסויות הללו לא ראו הבדלים משמעותיים באמפליטודות P300.

תצפית זו מצביעה על כך שהשפעת אוכלוסיית חיידקי העור על האות P300 אינה פרופורציונלית למספר החיידקים. במקום זאת, ניתן להניח שאוכלוסיית החיידקים המוגדלת אינה משפילה את אותות המוח.

בהתבסס על ראיות קיימות, המדענים שיערו שגליצרול יכול להגביר את הצמיחה של חיידקים ספציפיים אך לא כל החיידקים ושלא כל החיידקים יכולים להשפיע על אותות המוח. עוד הם הניחו כי הירידה באמפליטודות P300 בתנאי מים וגליצרול עשויה לנבוע מחוסר איזון בריכוז חומצות שומן קצרות שרשרת על העור עקב צמיחת יתר של חיידקים.

לימוד משמעותי

המחקר מגלה שהסרת אוכלוסיית חיידקי העור יכולה להגדיל משמעותית את משרעות P300 לאורך ערוצי קו האמצע, מה שמצביע על שיפור ניכר ברמת הקשב.

המחקר גם מגלה שמסווגים של למידת מכונה יכולים להפריד כל מניפולציה ניסיונית על ידי שימוש בנתוני EEG עם יותר מ-88% דיוק.