En el desarrollo del cerebro de los cerdos, la naturaleza supera a la crianza
Usando un atlas de cerebros de cerdos recientemente desarrollado, los investigadores de la Universidad de Illinois no muestran diferencias importantes en el desarrollo del cerebro de los cerdos entre cerdos en entornos de crianza artificial y crianza de cerdas. El descubrimiento tiene implicaciones importantes para futuras pruebas de laboratorio de intervenciones nutricionales y su efecto sobre el desarrollo neurológico. Crédito: Lauren D. Quinn, Universidad de Illinois
Antes de que los humanos puedan beneficiarse de nuevas terapias con medicamentos y aditivos nutricionales, los científicos prueban su seguridad y eficacia en animales, generalmente ratones y ratas. Pero, por mucho que hayan hecho por la investigación biomédica, los roedores no siempre son el mejor modelo de investigación para los estudios sobre el desarrollo y la nutrición del cerebro neonatal. Ahí es donde los cerdos pueden jugar un papel importante.
Los investigadores de la Universidad de Illinois dicen que el cerdo doméstico es ideal para estos estudios porque el tamaño de su cerebro, la tasa de desarrollo y el sistema digestivo son análogos excelentes para los recién nacidos humanos.
Saben mucho sobre los cerebros de los cerdos, habiendo construido el primer y recientemente, el segundo atlas completo del órgano basado en resonancia magnética. Han usado el primero para estudiar los efectos de numerosas intervenciones nutricionales en cerdos. Pero algunos críticos dicen que no pueden estar seguros de que esos resultados reflejen la realidad. Después de todo, estos sujetos de investigación se crían en entornos cuidadosamente controlados, sin mezclarse con los hermanos y la madre en jaulas de parto estándar de granja.
Entonces, ¿cuánto afecta el entorno de crianza temprana del cerdo al desarrollo del cerebro?
«Hemos estado respondiendo a muchas críticas sobre si el desarrollo del cerebro del cerdo es el mismo en nuestro laboratorio que en cualquier granja de cerdos. Y la respuesta es sí. Ahora tenemos evidencia indiscutible para decir que los cerebros de los cerdos criados en un ambiente artificial crecen y se desarrollan estructuralmente de la misma manera que los de los cerdos criados por su madre», dice Ryan Dilger, profesor asociado en el Departamento de Ciencias Animales y autor principal de un nuevo estudio en Frontiers in Neuroscience .
En el estudio, el equipo de investigación llevó lechones de 2 días de edad a sus instalaciones, conocidas como Laboratorio de Nutrición y Cognición de Lechones, que está equipado con grandes recintos individuales que permiten a los cerdos ver, oler y escuchar a otros en corrales adyacentes. Dilger dice que la temperatura ambiente alta y la capacidad de los cerdos para socializar son importantes.
«En nuestros estudios nutricionales, queremos mantenerlos separados para evitar la contaminación cruzada de las bacterias que se encuentran en el colon, que es colectivamente conocido como la microbiota. Pero los cerdos aún pueden expresar comportamientos sociales al verse, escucharse y olerse unos a otros», dice. «Y en muchos de nuestros estudios, dejamos que los cerdos salieran de sus recintos para socializar todos los días, por lo que tienen una fiesta de cerditos cada tarde».
Otro subconjunto de lechones se quedó con sus compañeros de camada y sus madres. en cajas de parto en una granja de investigación en el campus de la U de I. A las 4 semanas de edad, cuando los cerdos se han desarrollado lo suficiente como para no necesitar beber únicamente leche, los cerdos criados artificialmente regresaron a la granja y fueron alojados en grupo con sus contrapartes criadas por cerdas. Entonces, al final, los cerdos solo vivieron en diferentes ambientes durante las primeras cuatro semanas de vida y, a partir de ese momento, todos los cerdos fueron tratados de la misma manera.
Todos los cerdos fueron anestesiados y escaneados en un estado- máquina de imágenes por resonancia magnética (IRM) de última generación a las 1, 2, 3, 4, 8, 12, 18 y 24 semanas de edad. Los investigadores evaluaron la macro y la microestructura del cerebro de los cerdos criados artificialmente y criados por cerdas usando el nuevo atlas cerebral de cerdos para cerdos jóvenes y adolescentes.
Los cerdos no solo comieron y crecieron al mismo ritmo en el dos entornos de crianza, su desarrollo cerebral también fue equivalente en general. Los investigadores no encontraron diferencias en los volúmenes absolutos de todo el cerebro, la materia gris, la materia blanca, el crecimiento del líquido cefalorraquídeo o los cambios microestructurales (conexiones neuronales entre las regiones del cerebro) a lo largo del tiempo en los dos grupos.
Joanne Fil, estudiante de doctorado en el Programa de Neurociencia de Illinois y primer autor del estudio, dice: «Observamos una medida sustituta de mielina, la fracción de agua de mielina, que refleja la grasa y las proteínas que rodean las neuronas y las ayuda a comunicarse de manera más efectiva. Los humanos y los cerdos desarrollan una gran cantidad de mielina significativamente después del nacimiento, por lo que si vemos más mielinización, entonces asumimos que el cerebro está madurando a un ritmo diferente. Longitudinalmente, no hubo diferencias entre la fracción de agua de mielina en los dos grupos.
«Vimos ligeras diferencias en la tasa de desarrollo, con cerdos criados artificialmente que tenían una tasa de desarrollo de mielina ligeramente más alta que los cerdos criados por cerdas, pero al final, los cerdos criados en cualquier ambiente alcanzaron el mismo lugar en lo que respecta al crecimiento del cerebro».
Los investigadores también compararon la memoria de los cerdos en pruebas de comportamiento. A los cerdos se les presentaron dos juguetes estacionarios para jugar, uno que habían podido investigar previamente y otro que nunca antes habían visto. Si pasaban más tiempo revisando el nuevo juguete, eso era evidencia de que recordaban el anterior y, por lo tanto, habían codificado un recuerdo.
En un par de puntos de tiempo tempranos, 4 y 8 semanas, los lechones en la cerda -El grupo criado tuvo un reconocimiento de objetos ligeramente mayor. Los autores sugieren que eso podría deberse a una mayor interacción entre compañeros en los entornos de crianza de las cerdas. Sin embargo, las diferencias fueron leves y temporales.
«El comportamiento siempre es más variable, más subjetivo. Es por eso que nos gustan las medidas objetivas y estructurales del cerebro que podemos evaluar mediante resonancia magnética», dice Dilger. «Y lo que encontramos es que cuando ambos grupos de cerdos están sanos y cumplimos con sus requisitos nutricionales, el ambiente de crianza no pareció influir en el desarrollo del cerebro. Sus cerebros efectivamente crecieron de la misma manera».
Además de respaldar el uso continuado de entornos de cría en laboratorio en la investigación de la neurociencia porcina, el estudio proporciona nuevos datos sobre el desarrollo del cerebro de los cerdos a lo largo del tiempo.
Durante media docena de años, el primer atlas del cerebro de los cerdos sirvió como base definitiva. referencia para investigadores de todo el mundo. Pero ese atlas se basó en cerdos de 4 semanas y no podía extrapolarse fácilmente a animales mayores. El nuevo atlas no solo incluye uno para cerdos de 12 semanas, sino que el estudio del entorno de crianza proporciona medidas de volumen absoluto para cerdos en muchos más puntos de tiempo, hasta la edad adulta.
«Esto proporciona una gran cantidad de información fundamental datos en los que alguien podría regresar y preguntar cuántos milímetros cúbicos tiene el cerebro del cerdo a una edad particular. Podemos modelar eso en base a lo que tenemos aquí», dice Fil. «Nuestro objetivo era comparar los dos ambientes de crianza, pero también brindar lo que se espera para una determinada edad del cerdo. Eso ayuda porque podemos comenzar a desarrollar intervenciones nutricionales para edades específicas y comprender qué partes del desarrollo del cerebro pueden verse influenciadas por la nutrición».
Dilger agrega: «Hay mucho poder en el cerdo como modelo para la investigación biomédica, y lo estamos demostrando al unir la ingeniería y la agricultura, que son fundamentales para nuestra misión como concesión de tierras. institución. Usamos muchos ratones en la investigación en nuestro campus, pero también somos muy buenos trabajando con cerdos. Estamos mezclando el mundo biomédico con el mundo agrícola, para beneficiar en última instancia tanto la nutrición porcina como la humana.
El artículo, «Influencia del entorno de crianza en el desarrollo longitudinal del cerebro, la memoria de reconocimiento de objetos y los comportamientos exploratorios en el cerdo doméstico (Sus scrofa)», se publica en Frontiers in Neuroscience.
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Nuevo Los mapas cerebrales de cerdo facilitan huma n descubrimientos de la neurociencia Más información: Joanne E. Fil et al, Influencia del entorno de crianza en el desarrollo longitudinal del cerebro, la memoria de reconocimiento de objetos y los comportamientos exploratorios en el cerdo doméstico (Sus scrofa), Frontiers in Neuroscience (2021) ). DOI: 10.3389/fnins.2021.649536 Información de la revista: Frontiers in Neuroscience
Proporcionado por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign Cita: En el desarrollo del cerebro de los cerdos, la naturaleza supera a la crianza (2021, 14 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-pig-brain-nature-nurture.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.