מיקרוביום מעיים בתחילת החיים והשפעתו על בריאות הנפש

באמצעות הדמיית מוח מתקדמת ולמידת מכונה, מדענים חשפו כיצד חיידקי מעיים בילדות המוקדמת יכולים להשפיע על החיווט של מוחות צעירים, ולהציע רמזים חדשים לסיבות של חרדה ודיכאון.

מחקר: מיקרוביום מעיים בילדות מקושר להפנמת סימפטומים בגיל בית ספר באמצעות הקונקנטום הפונקציונלי. קרדיט תמונה: New Africa/Shutterstock.com

מחקר חדש שפורסם ב תקשורת טבע מיישם למידת מכונה כדי לחשוף קשרים בין קישוריות רשת מוחית בילדים בני שש, הפנמת תסמינים שנצפו בגיל 7.5 והרכב המיקרוביום שלהם במעיים בגיל הרך. מטרתו היא לשפוך אור על הקשרים בין המיקרוביום לבריאות הנפש בקבוצת גיל זו.

קישור המעי-מוח

ציר המיקרוביום-מעי-מוח ממלא תפקיד מכריע בקביעת תוצאות התנהגותיות ופסיכולוגיות במהלך התפתחות הילדות, תקופה שבה בעיות בריאות הנפש מתגלות לעתים קרובות לראשונה.

המיקרוביום של המעי משתנה במהירות למצבו הכמעט מבוגר מהילדות המוקדמת ועד לגיל שלוש. אותות מהמיקרוביום המוקדם משנים את הארכיטקטורה של מעגלים מתפתחים במוח. הדבר בא לידי ביטוי בהתנהגות ובביצועים הקוגניטיביים של הילד, לרבות הפנמת סימפטומים: רגשות והתנהגות המופנית כלפי עצמו ולא כלפי חוץ, כגון חרדה, דיכאון ונסיגה.

נראה שהמיקרוביום המוקדם משאיר חותם מתמשך על הנוירוביולוגיה של הילד, ומעצב את האופן שבו המוח מגיב לגורמי לחץ נפשי. השפעה זו בולטת במיוחד בילדי חטיבת ביניים, תקופה ידועה של פגיעות מוגברת. לדוגמה, גיוון מיקרוביאלי גדול יותר נקשר לקישוריות חזקה יותר ברשת הפרונטו-פריאטלית, התומכת בשליטה קוגניטיבית ומווסתת רגשות שליליים בינקות.

באופן דומה, הוכח כי שינויים בטקסות חיידקים ספציפיים בחודש אחד מנבאים נפחי מוח בשנה אחת, מה שמצביע על אפקט התפתחותי מדורג אפילו בהיעדר קשרים ישירים במצב מאוחר יותר.

מחקר קודם הראה שסוגים ספציפיים של חיידקים קשורים לתוצאות רגשיות בשנה אחת. הגיוון הכולל המוגבר בחודש אחד ניבא התנהגות מפחידה יותר בשנה אחת, אבל ההיפך היה נכון לגבי טקסים כמו Clostridiales ו דיאליסטר.

זה הוביל למחקר הנוכחי, שמטרתו לעזור להמחיש "כיצד אותות מיקרוביאליים מוקדמים עשויים לתרום למסלולים לכל החיים של בריאות הנפש."

מחקרים כאלה מעריכים בעיקר קישוריות פונקציונלית במצב מנוחה (RSFC) שבו נעשה שימוש בהדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI) כדי לחקור פעילות תפקודית במנוחה באזורים נבחרים במוח ("זרעים"). זה מגביל את היכולת לראות את כל תפקוד המוח ואינו כולל קישוריות בין רשתות המוח הגדולות.

עם זאת, רשתות כאלה הן חיוניות להתנהגות נוירוקוגניטיבית כמו גם לבריאות נפשית אצל ילדים. שינויים ב-RFSC בכמה מסלולים מרכזיים קשורים לסימפטומים של הפנמת ילדות. מבחינה מכאנית, זה משקף שינויים בקישוריות בתוך ובין רשתות, מה שהופך אותן ליותר מיוחדות ויעילות. שיבושים בתהליך זה קשורים לסיכון למחלות נפש אצל צעירים.

החוקרים השתמשו בשיטת למידת מכונה המכונה ריבועים קטנים חלקיים (PLS), המפרקת מערכי נתונים מורכבים למרכיבים העיקריים שלהם תוך מיקסום השונות המשותפת בין משתנים. כדי להגביר את הדיוק, הם השתמשו בגרסה מעודנת של טכניקה זו הידועה בשם PLS דלילה (sPLS).

גישה זו אפשרה להם לחקור את הקשר בין שינויים מוקדמים בחיים במיקרוביום המעי לבין רשתות מוח תפקודיות בקנה מידה גדול בילדות הביניים, כמו גם כיצד אלה, בתורם, היו קשורים להפנמת תסמינים בשלב מאוחר יותר בחיים.

לימוד מסלולי מעי-מוח מוקדמים

מחקר זה חיוני מאחר שתסמיני הפנמה בילדות המוקדמת והאמצעית מנבאים תסמיני הפנמה כרוניים וחוזרים בשלב מאוחר יותר בחיים.

מחקר תצפיתי קטן וחקרני זה (N = 55) השתמש בנתונים ממחקר גידול בסינגפור לקראת תוצאות בריאותיות (GUSTO), שבו נאספו דגימות צואה לאחר שנתיים וסריקות fMRI בוצעו לאחר שש שנים. המדענים השתמשו בניתוח sPLS כדי לבחור שילובי רשת ליניאריים במוח ("חתימות מוח").

הם נבדקו לגבי השונות הגבוהה ביותר עם תסמיני הפנמה לאחר 7.5 שנים. לאחר מכן, הם בדקו האם פרופילים מוקדמים של חיידקים במעיים חזו את החתימות המוחיות הללו.

חיבור קרביים לרגשות

התוצאות הראו שתי חתימות מוחיות מובחנות שהראו את הקשר החזק ביותר עם תסמיני הפנמה, כגון חרדה ודיכאון, בגיל 7.5 שנים. למרות שלא הופיעו קשרים ישירים בין פרופילי מיקרוביוטה במעיים ותסמינים אלה, פרופיל חיידקי אחד היה קשור בעקיפין באמצעות חתימת רשת מוחית ספציפית. יש לציין כי החתימות המוחיות לא היו מתואמות עם תסמיני דיכאון שדווחו על עצמם לאחר 8.5 שנים.

ההבדל בתסמיני ההפנמה הוסבר בצורה הטובה ביותר על ידי חתימות הקישוריות בשתי רשתות מוח מנוגדות הקשורות לבריאות נפשית וקוגניציה.

רשת אחת כוללת קשרים תפקודיים הקשורים להפרעות רגשיות בקרב צעירים, אם כי דווחו תוצאות סותרות. פגיעה בקישוריות ברשת זו יכולה להסביר חלקית את הופעת תסמיני הפנמה מאוחר יותר.

המסלול השני כולל רמות קישוריות גבוהות יותר, וידוע כי שיבושים בתחום זה קשורים לבריאות נפשית לקויה בשלבי התפתחות שונים. זה כולל דיכאון ועצבנות, אך גם תסמינים נפשיים אחרים בקטגוריות, ויסות רגשי לקוי ופגיעה בשליטה קוגניטיבית.

החתימה המוחית הראשונה כללה את הרשתות הסטריאטליות-אורביטו-פרונטליות-אמיגדלר (SOFA), האונה הטמפורלית המדיאלית (MTL), הבולטות (SAL) והפריטומדיה (PMN). לעומת זאת, השני שיקף קישוריות בין ה-SOFA לרשתות אחרות, כגון רשת מצב ברירת המחדל (DMN), רשת קשב גחון (VAN) ורשת פרונטו-פריאטלית (FPN).

שינויים אלה ברשת האורתוגונלית הוסברו בצורה הטובה ביותר על ידי שלושה פרופילי שפע של חיידקים לאחר שנתיים. אלה קשורים לדלקת, שעלולה להשפיע על החתימה המוחית המקבילה, מה שמוביל לתסמיני הפנמה.

יש לציין כי פרופיל חיידקי אחד היה קשור לתסמינים מחצינים והפנמה כאחד לאחר 7.5 שנים. חיידקים של Clostridiales ו Lachnospiraceae סדר ומשפחה, בהתאמה, היו קשורים להפנמת סימפטומים מאוחר יותר בילדות. נראה כי המנגנון מתווך על ידי שינויים בקישוריות המוחית הפונקציונלית, המווסתת על ידי רגש.

זה מתאים לעבודה קודמת על מבוגרים צעירים עם דיכאון. הטסים הללו קשורים לדלקת בתגובה ללחץ חריף בתנאי מעבדה. שינויים כאלה מתרחשים לעתים קרובות במצוקה בחיים המוקדמים, מה שמצביע על נקודה פגיעה בתגובה לגורמי לחץ כאלה.

החוקרים מצאו גם שהמגוון הפילוגנטי של פיית', מדד למגוון אלפא מיקרוביאלי, היה קשור באופן חיובי לאחת מחתימות הרשת המוחית (SOFA Between Network Connectivity), אם כי לא ישירות עם סימפטומים מופנמים.

פרופילים פונקציונליים ספציפיים של מיקרוביום הקשורים לחילוף החומרים של האנרגיה התאית השתנו יחד עם חתימות המוח הללו, מה שמציע הסבר אפשרי להשפעות כאלה. זה מדגיש את השימוש הפוטנציאלי בשיטה זו בזיהוי דפוסים מיקרוביאליים שעשויים לשמש כסמנים לבעיות בריאות נפשיות עתידיות. לפיכך, סימפטומים של הפנמה היו קשורים בעקיפין באמצעות שינויים בקישוריות של רשת המוח עם הפרופיל המיקרוביאלי.

מחקר קטן, רמזים גדולים

המחקר הנוכחי מצביע על כך שתסמיני הפנמה קשורים בחתימות מוח ספציפיות הקשורות לפרופילים מסוימים של שפע חיידקים במעיים.

תוצאות אלו"לספק תמיכה ראשונית לתפקיד של מיקרוביוטת המעיים המוקדמת בעיצוב בריאות הנפש בגיל בית הספר באמצעות השפעות על התפתחות מוחית תפקודית."

עם זאת, המחברים מדגישים כי הממצאים הם ראשוניים, המבוססים על מדגם צנוע, ומערבים ילדי קהילה עם תסמינים תת-קליניים בעיקרם ולא הפרעות נפשיות מאובחנות. הם מזהירים שהתוצאות מראות קשר, לא סיבתיות, ומדגישות את הצורך בשכפול בדגימות גדולות ומגוונות יותר.

ממצאים אלה יכולים לסייע בהתערבות מתאימות בעתיד, תוך הדגמת ההשפעה המתמשכת של הרכב המיקרוביום לגיל הרך על תוצאות בריאות הנפש בילדות.

הורד את עותק ה-PDF שלך עכשיו!