约翰霍普金斯大学和内布拉斯加大学的科学家发现一种从未见过健康人的喉咙的藻类病毒,可能会巧妙地改变一些认知功能,包括视觉处理和空间取向。关于团队调查结果的报告在线发表于10月27日在 美国国家科学院学报。
研究人员说,这一发现以新的光芒传达了一类被认为对人类非传染性的病毒,强调了某些微生物能够触发细微的生理变化而不引起全身疾病。
约翰霍普金斯大学儿科中心病理学家和儿科传染病专家,斯坦利神经病学实验室主任,首席研究员罗伯特·奥肯(Robert Yolken)博士说:“这是一个很明显的例子,表明我们携带的”无害“微生物可能会影响行为和认知。 在约翰霍普金斯大学 “A和B之间的许多生理差异都是编码在每一个遗传来自父母的基因组中,但是其中的一些差异是由我们所拥有的各种微生物以及与我们的基因相互作用的方式所驱动的。
人类的身体被数万亿细菌,病毒和真菌定殖,这些生物体的功能基本上是未知的,并且组成所谓的人类微生物组织。许多被认为是无害的,而其他的,如嗜酸乳杆菌,已知对人类健康有明显的好处。新研究的结果表明,一些可能不太明显而不是完全良性的方式影响人类健康。
此外,该研究提供了一种罕见的生物现象,称为病毒跳跃,通常在病毒从一个物种跨越到另一个物种时发生 - 认为禽流感和猪流感 - 但在生物界中很少见到。
Yolken和他的同事在分析健康人类喉咙的微生物群体时,意外地绊倒了藻类病毒进行了非相关研究。调查人员获得喉拭子,并进行了DNA分析,旨在检测病毒和细菌的遗传背景。令他们惊讶的是,研究人员说,他们发现了与Acanthocystis turfacea小球藻 病毒1或称为感染绿藻的ATCV-1的DNA匹配。绿色藻类包括7000多种类似植物的水生生物,但属于单独的生物王国。它们常见于水塘环境,如池塘,湖泊和海洋。
这项研究的92名参与者中有四十名对藻类病毒呈阳性。感染病毒的小组在一系列任务中总体上较差,以测量视觉处理的速度和准确性。研究人员说,虽然他们的表现并没有显着降低,但可以显着降低。例如,患有病毒的人在测试中平均接近9分,测量了他们能够在一张纸上的顺序编号的圈子之间绘制一条线。平均而言,病毒携带者的测试值也降低了7个百分点。
为了进一步阐明病毒的影响,研究人员感染了一组小鼠,并对一组测试设计用于测量人类认知功能的啮齿动物等效性的测试进行了分析。感染病毒的动物表现出与人类相似的缺陷。受感染的动物比未感染的小鼠具有更差的识别记忆和空间取向。例如,他们有一个困难的时间找到他们的迷宫方式,没有认识到一个以前无法访问的新条目。此外,受感染的动物不太可能注意到一个新的对象,比未感染的小鼠花费近30%的时间来探索它,这一发现表明注意力越来越短,分散性更强。研究人员警告说,绘制小鼠和人类之间的直接联系可以还原,但他们说,研究中观察到的平行相当惊人。
共同研究人员Mikhail Pletnikov博士说:“我们在小鼠和人类中的发现的相似性强调了许多微生物用于影响动物和人类的认知功能的常见机制。 约翰霍普金斯大学行为神经生物学和神经免疫学实验室主任。“这种共同点正是允许我们研究这些微生物燃料的病态,并以有控制的方式进行研究。”
来自病毒感染小鼠的脑样本的分析揭示了在海马中发现的多种基因的表达的变化,大脑的部分分类和编目短期和长期记忆并指导空间取向。这些改变中的一些涉及调节大脑对多巴胺的反应的基因 - 影响广泛的神经和认知功能的神经递质以及参与免疫细胞调节的基因。研究人员说,多基因参与的发现表明可能解释研究中观察到的一些影响的数量机制。然而,调查人员警告,他们的调查结果需要深入的后续行动,以澄清病毒对人类认知的影响以及沉淀病毒的确切机制。
最近的研究结果显示,微生物可以在神经系统,认知和精神卫生障碍的起源中起重要作用。例如,Yolken等人以前已经表明,猫传染性弓形虫感染可以改变遗传易感人群的行为 - 基因和环境可以在人类疾病中发挥经常协同作用的一个说明性例子。
内布拉斯加大学的詹姆斯·范·埃滕(James Van Etten)是藻类病毒的专家,是本文的资深作者。内布拉斯加大学的其他研究人员包括David Dunigan,James Gurnon,Fangrui Ma和Irina Agarkova。
其他约翰·霍普金斯调查员包括洛林琼斯 - 布兰多,盖特·甘南,艾米莉·塞文斯,萨文·苏尼西亚,C.康沃尔·塔尔博特小姐,埃姆·普兰诺夫斯基,弗洛拉·莱斯特,克里斯汀·格雷斯特,欧晨和布莱恩·杜伯。
巴尔的摩的Sheppard Pratt健康系统的信仰Dickerson也是一名共同调查人员。
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