Sử dụng tập bản đồ não lợn mới được phát triển, các nhà nghiên cứu của Đại học Illinois cho thấy không có sự khác biệt lớn về sự phát triển não lợn giữa lợn trong môi trường nuôi nhân tạo và lợn nái. Khám phá này có ý nghĩa quan trọng đối với việc kiểm tra thêm trong phòng thí nghiệm về các biện pháp can thiệp dinh dưỡng và ảnh hưởng của chúng đối với sự phát triển thần kinh. Nhà cung cấp hình ảnh: Lauren D. Quinn, Đại học Illinois

Trước khi con người có thể hưởng lợi từ các liệu pháp điều trị bằng thuốc mới và các chất phụ gia dinh dưỡng, các nhà khoa học đã thử nghiệm tính an toàn và hiệu quả của chúng trên động vật, điển hình là chuột nhắt và chuột cống. Tuy nhiên, giống như những gì họ đã làm cho nghiên cứu y sinh, loài gặm nhấm không phải lúc nào cũng là mô hình nghiên cứu tốt nhất cho các nghiên cứu về phát triển não bộ và dinh dưỡng ở trẻ sơ sinh. Đó là nơi lợn có thể đóng một vai trò quan trọng.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Illinois cho biết lợn nhà là lý tưởng cho các nghiên cứu này vì kích thước não, tốc độ phát triển và hệ tiêu hóa của chúng là những yếu tố tương tự tuyệt vời đối với trẻ sơ sinh của con người.

Họ biết rất nhiều về bộ não lợn, đã chế tạo bộ phận đầu tiên – và gần đây, bộ phận thứ hai – hoàn chỉnh, dựa trên nền tảng MRI của cơ quan này. Họ đã sử dụng phương pháp đầu tiên để nghiên cứu tác động của nhiều biện pháp can thiệp dinh dưỡng ở lợn. Nhưng một số nhà phê bình nói rằng họ không thể chắc chắn rằng những kết quả đó có phản ánh đúng thực tế hay không. Rốt cuộc, những đối tượng nghiên cứu này được nuôi trong môi trường được kiểm soát cẩn thận, không giao phối với anh chị em và mẹ trong các chuồng đẻ tiêu chuẩn nông trại.

Vậy môi trường nuôi heo sớm ảnh hưởng đến của heo như thế nào sự phát triển trí não?

“Chúng tôi đã chống lại rất nhiều lời chỉ trích về việc liệu sự phát triển của bộ não lợn trong phòng thí nghiệm của chúng tôi có giống như ở bất kỳ trang trại lợn nào không. Và câu trả lời là có. Giờ đây, chúng tôi đã có bằng chứng không thể chối cãi để nói rằng bộ não của lợn Ryan Dilger, phó giáo sư tại Khoa Khoa học Động vật và là tác giả cao cấp của một nghiên cứu mới trên tạp chí Frontiers in Neuroscience cho biết.

Trong nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã đưa những con lợn con 2 ngày tuổi đến cơ sở của họ, được gọi là Phòng thí nghiệm Nhận thức và Dinh dưỡng lợn con, được trang bị các thùng cá lớn để lợn có thể nhìn, ngửi và nghe thấy những con khác trong các chuồng lân cận. Dilger cho biết nhiệt độ môi trường cao và khả năng hòa nhập xã hội của lợn là rất quan trọng.

“Trong các nghiên cứu dinh dưỡng của chúng tôi, chúng tôi muốn tách chúng ra để tránh lây nhiễm chéo vi khuẩn có trong ruột của chúng, được gọi chung là hệ vi sinh vật. Nhưng những con lợn vẫn có thể thể hiện các hành vi xã hội bằng cách nhìn, nghe và ngửi từng con khác, “ông nói. “Và trong nhiều nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi thả những con lợn ra khỏi chuồng của chúng để giao lưu hàng ngày, để chúng có một bữa tiệc lợn đất vào mỗi buổi chiều.”

Một tập hợp con khác của lợn con ở với bạn cùng lứa và mẹ của chúng trong các thùng đẻ tại một trang trại nghiên cứu trong khuôn viên trường Đại học I. Khi lợn được 4 tuần tuổi, khi lợn đã phát triển đủ để chúng không cần chỉ uống sữa nữa, lợn được nuôi nhân tạo được chuyển trở lại trang trại và được nhốt chung với các đàn lợn nái của chúng. Vì vậy, cuối cùng, những con lợn chỉ sống trong các môi trường khác nhau trong bốn tuần đầu tiên của cuộc đời và từ thời điểm đó trở đi, tất cả các con lợn đều được đối xử như nhau.

Tất cả heo được gây mê và chụp cắt lớp vi tính cộng hưởng từ (MRI) hiện đại ở các tuần tuổi 1, 2, 3, 4, 8, 12, 18 và 24. Các nhà nghiên cứu đã đánh giá cấu trúc vi mô và vĩ mô não của lợn nái và lợn nái được nuôi nhân tạo bằng cách sử dụng cơ chế não lợn mới cho lợn non và lợn vị thành niên.

Những con lợn không chỉ ăn và phát triển với tốc độ như nhau trong hai môi trường nuôi mà sự phát triển trí não của chúng cũng tương đương nhau về tổng thể. Các nhà nghiên cứu không tìm thấy sự khác biệt về thể tích tuyệt đối của toàn bộ não, chất xám, chất trắng, sự tăng trưởng dịch não tủy hoặc những thay đổi vi cấu trúc (kết nối tế bào thần kinh giữa các vùng não) theo thời gian ở hai nhóm.

Joanne Fil, nghiên cứu sinh tiến sĩ trong Chương trình Khoa học Thần kinh tại Illinois và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết, “Chúng tôi đã xem xét một thước đo thay thế của myelin, phần nước myelin, phản ánh chất béo và protein xung quanh các tế bào thần kinh và giúp chúng giao tiếp hiệu quả hơn. Con người và lợn phát triển rất nhiều myelin đáng kể sau khi sinh, vì vậy nếu chúng ta thấy nhiều myelin hơn, thì chúng ta cho rằng não đang trưởng thành với tốc độ khác. Về mặt dọc, không có sự khác biệt giữa phần nước myelin trong hai nhóm.

“sự khác biệt nhỏ trong tỷ lệ phát triển, với lợn nuôi nhân tạo có một tỷ lệ cao hơn một chút của sự phát triển myelin so với lợn nái-nuôi, nhưng cuối cùng, lợn lớn lên ở một trong hai môi trường đạt cùng một vị trí khi nó đến sự phát triển não

“Các nhà nghiên cứu cũng so sánh trí nhớ của những con lợn trong các bài kiểm tra hành vi. Những con lợn được đưa cho hai món đồ chơi cố định để chơi cùng – một đồ chơi mà chúng đã có thể điều tra trước đó và một đồ chơi mà chúng chưa bao giờ chơi trước đây. Nếu chúng dành nhiều thời gian hơn để kiểm tra đồ chơi mới, đó là bằng chứng chúng nhớ món đồ cũ hơn và do đó đã mã hóa một bộ nhớ.

Tại một vài thời điểm ban đầu, 4 và 8 tuần, lợn ở nhóm lợn nái được nuôi có khả năng nhận biết vật thể lớn hơn một chút. Các tác giả cho rằng điều đó có thể là do sự tương tác đồng đẳng nhiều hơn trong môi trường nuôi nái. Tuy nhiên, sự khác biệt là ít và tạm thời.

Dilger nói: “Hành vi luôn thay đổi hơn, chủ quan hơn. Đó là lý do tại sao chúng tôi thích các biện pháp khách quan và cấu trúc của não mà chúng tôi có thể đánh giá bằng MRI”. “Và những gì chúng tôi phát hiện ra là khi cả hai bộ lợn đều khỏe mạnh và chúng tôi đã đáp ứng các yêu cầu dinh dưỡng của chúng, thì môi trường nuôi dường như không ảnh hưởng đến sự phát triển của não. Bộ não của chúng phát triển hiệu quả như nhau.”

Ngoài việc hỗ trợ việc tiếp tục sử dụng môi trường nuôi trong phòng thí nghiệm trong nghiên cứu khoa học thần kinh lợn, nghiên cứu còn cung cấp dữ liệu mới về sự phát triển của não lợn theo thời gian.

Trong 5 năm, tập bản đồ não lợn đầu tiên đã đóng vai trò là tài liệu tham khảo cuối cùng cho các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới. Nhưng tập bản đồ đó dựa trên những con lợn 4 tuần tuổi và không thể dễ dàng ngoại suy cho những động vật lớn tuổi hơn. Không chỉ bao gồm các cơ số mới cho lợn 12 tuần tuổi, nghiên cứu về môi trường nuôi cung cấp các thước đo thể tích tuyệt đối cho lợn ở nhiều thời điểm khác, cho đến khi trưởng thành.

Fil nói: “Điều này cung cấp rất nhiều dữ liệu nền tảng để ai đó có thể quay lại và hỏi não lợn là bao nhiêu mm khối ở một độ tuổi cụ thể. Chúng tôi có thể lập mô hình dựa trên những gì chúng tôi có ở đây”. “Mục tiêu của chúng tôi là so sánh hai môi trường nuôi, nhưng cũng cung cấp những gì được mong đợi cho một độ tuổi nhất định của lợn. Điều đó giúp ích vì chúng tôi có thể bắt đầu phát triển các biện pháp can thiệp dinh dưỡng cho các lứa tuổi cụ thể và hiểu những phần nào của sự phát triển não bộ có thể bị ảnh hưởng bởi dinh dưỡng.”

Dilger nói thêm, “Có rất nhiều sức mạnh trong con lợn như một mô hình cho nghiên cứu y sinh và chúng tôi đang chứng minh điều đó bằng cách kết hợp kỹ thuật và nông nghiệp, vốn là trọng tâm trong sứ mệnh của chúng tôi với tư cách là một tổ chức cấp đất. Chúng tôi sử dụng rất nhiều chuột trong nghiên cứu trong khuôn viên của chúng tôi, nhưng chúng tôi cũng rất giỏi khi làm việc với lợn. Chúng tôi đang trộn thế giới y sinh với thế giới nông nghiệp, để cuối cùng mang lại lợi ích cho cả dinh dưỡng của lợn và con người.

Bài báo, “Ảnh hưởng của môi trường nuôi lên não dọc phát triển, trí nhớ nhận dạng đối tượng và hành vi khám phá ở lợn nhà (Sus scrofa) “, được xuất bản trên tạp chí Frontiers in Neuroscience.

Nguồn: medicalxpress