أسماك الزرد، والميداكا، والكيليفيش الفيروزية لفهم اضطرابات التنكس العصبي/النمو العصبي لدى الإنسان، الجزء 5
Mar 28, 2024
5. اضطرابات النمو العصبي لدى الإنسان في الأسماك الصغيرة
يتم تشخيص اضطرابات النمو العصبي البشرية على أساس العلاقة النسبية بين سلوك الشخص والمجتمع، مثل الخصائص التنموية والصعوبات في الحياة الاجتماعية، وليس على أساس التشخيص الجيني أو المؤشرات الحيوية مثل فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي [123].
تشير اضطرابات النمو العصبي إلى صعوبات أو معوقات معينة في تطور الجهاز العصبي خلال مرحلة الطفولة، مما يؤثر على نمو الطفل الجسدي والمعرفي والسلوكي. هذا المرض شائع بين الأطفال ويصاب به الكثير من الأطفال. ومع ذلك، فإن اضطرابات النمو العصبي لا تعني أن الأطفال سوف يتأثرون طوال حياتهم. ومن خلال التدخل العلمي والرعاية الأسرية، يمكن للأطفال أن ينموا ويتطوروا بشكل صحي ليصبحوا بالغين.
الذاكرة هي واحدة من القدرات المعرفية الهامة للإنسان. إنه جزء لا يتجزأ من حياتنا اليومية وعملنا الدراسي. ويتجلى تأثير اضطرابات النمو العصبي على الذاكرة بشكل رئيسي في الجوانب التالية: أولاً، قد تؤثر اضطرابات النمو العصبي على قدرة الأطفال على التعلم. ونظرًا لتأثر نمو الجهاز العصبي، فقد يعاني الطفل من صعوبات في اللغة والتواصل، مما قد يجعل من الصعب على الطفل فهم المعرفة والمواد التعليمية التي يدرسها المعلم. وفي الوقت نفسه، قد يفتقر الأطفال إلى التركيز أثناء عملية التعلم ويواجهون صعوبة في التركيز على إكمال المهام، مما سيؤثر أيضًا على ذاكرتهم.
ثانيًا، قد تؤثر اضطرابات النمو العصبي على قدرة الطفل على التواصل الاجتماعي وإدارة العواطف. وهذا يمكن أن يسبب صعوبة لدى الأطفال في التفاعل مع أقرانهم وتكوين علاقات عميقة معهم. يمكن أن تؤدي هذه المشكلة الصحية الاجتماعية والعاطفية إلى عدم الاستقرار العقلي لدى الطفل، مما قد يؤثر على الذاكرة.
ومع ذلك، على الرغم من أن اضطرابات النمو العصبي لها بعض التأثير على الذاكرة، فإن هذا لا يعني أن الأطفال لا يمكن أن يتمتعوا بمهارات ذاكرة جيدة. وبالتدخل العلمي والرعاية الأسرية، يستطيع الأطفال التغلب تدريجياً على هذه الصعوبات. يمكن للوالدين مساعدة أطفالهم على إنشاء عادات دراسية جيدة وفقًا لاحتياجاتهم، وتوفير الدروس الخصوصية المستهدفة، والعمل مع المعلمين لخلق بيئة جيدة لنمو أطفالهم وتطورهم.
بالإضافة إلى ذلك، فإن مشاركة الأطفال في بعض الأنشطة الرياضية والأنشطة الموسيقية وغيرها المناسبة لهم يمكن أن تفيد أيضًا نموهم البدني والفكري. ويمكن أن يساعد أيضًا في تقوية قدراتهم الاجتماعية والعاطفية، وبالتالي تحسين ذاكرتهم.
باختصار، قد يكون لاضطرابات النمو العصبي تأثير معين على ذاكرة الأطفال، لكن هذا لا يؤثر على النمو الصحي للطفل. ومن خلال التدخل العلمي والرعاية الأسرية، يمكن للأطفال التغلب تدريجياً على العقبات، وتطوير مهارات الذاكرة الجيدة، والنمو ليصبحوا مواهب مفيدة. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير، لأن Cistanche deserticola يمكنه أيضًا تنظيم توازن الناقلات العصبية، مثل زيادة مستويات الأسيتيل كولين وعوامل النمو. هذه المواد مهمة جدًا للذاكرة والتعلم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ Cistanche deserticola أيضًا تحسين تدفق الدم وتعزيز توصيل الأكسجين، مما يضمن حصول الدماغ على ما يكفي من العناصر الغذائية والطاقة، وبالتالي تحسين حيوية الدماغ والقدرة على التحمل.
انقر فوق معرفة المكملات الغذائية لتحسين الذاكرة
أحد قيود استخدام الأسماك الصغيرة لدراسة اضطرابات النمو العصبي هو أنه من غير المحتمل أن تستوفي الأسماك الصغيرة معايير التشخيص لتلك الاضطرابات النمائية العصبية البشرية.
على الرغم من أنه من الصعب تطبيق الوظائف المعقدة ذات الترتيب العالي للبشر على الزرد، إلا أن هناك تقارير في السنوات الأخيرة تفيد بأن سمك الزرد يمكن استخدامه كحيوان نموذجي لاضطرابات النمو العصبي من خلال تطبيق التحليل السلوكي الذي يحاكي الاستجابات الاجتماعية البشرية.
علاوة على ذلك، كما ذكرنا سابقًا، فإن فائدة الأسماك الصغيرة في المختبر كحيوان نموذجي لاضطرابات النمو العصبي أدت إلى العديد من النتائج المثيرة للاهتمام من حيث الملاحظات المتسقة من المقياس الخلوي والجزيئي إلى تحليل الأنسجة والنمو والسلوكي. اضطراب طيف التوحد ( ASD) هو أحد اضطرابات النمو العصبي الأكثر شيوعًا.
على الرغم من عدم تحديد الآلية المرضية لاضطراب طيف التوحد، فقد تم تجميع النتائج من التحليل الجيني الشامل للمرضى الذين يعانون من طيف التوحد، وتم إنشاء قاعدة بيانات للجينات المعرضة للخطر لبداية اضطراب طيف التوحد. SFARI (https://gene.sfari.org/; تم الوصول إليه في 30 نوفمبر 2021)، وهي قاعدة بيانات تديرها مؤسسة سيمون في الولايات المتحدة، متاحة للرجوع إليها. يوجد حاليا 1023 جينة مسجلة مصنفة حسب شدة المخاطر.
علاوة على ذلك، تم التعرف على العوامل الوراثية في التسبب في اضطراب نقص الانتباه وفرط النشاط (ADHD)، وفي السنوات الأخيرة، تراكمت نتائج التحليلات التلوية لتحليلات الارتباط على مستوى الجينوم [124-126]. فيما يلي ملخص لتقارير الأبحاث التي تستخدم نماذج متحولة من الجينات التي يعتقد أنها مرتبطة بهذه الاضطرابات النمائية العصبية (الجدول 2).
DYRK1A هو كيناز سيرين/ثريونين ضروري لنمو الدماغ ووظيفته، وقد لوحظ فرط نشاط هذا البروتين في متلازمة داون [133]. بالإضافة إلى ذلك، ينتمي DYRK1A إلى الدرجة 1 في قاعدة بيانات SFARI ويعتبر جينًا خطيرًا للغاية بالنسبة لاضطراب طيف التوحد. كيم وآخرون. تم إنشاء وتحليل Dyrk1aa knockoutzebrafish، وهو تقويم العظام لـ DYRK1A.
لقد أظهروا أن الأسماك البالغة المصابة بالضربة القاضية أظهرت صغر الرأس، وأظهر التحليل السلوكي أن سلوك القلق قد انخفض عن طريق اختبار Noveltank، وأن التفاعل الاجتماعي كان ضعيفًا بسبب اختبار المياه الضحلة واختبار التفضيل الاجتماعي.
وخلصوا إلى أن هذا كان تغييرًا سلوكيًا يشبه التوحد في الأسماك [127]. بنفس الطريقة، تم إنشاء خطوط خروج المغلوب لتقويم العظام الزرد لـ SHANK3 وNRXN2، والتي تنتمي إلى الدرجة 1 من جينات خطر ASD في قاعدة بيانات SFARI. يتم التعبير عن SHANK3 على نطاق واسع في الدماغ ويشارك بشكل رئيسي في تكوين سقالات ما بعد المشبكي والنقل العصبي [134].
ليو وآخرون. أنتجت أسماك الزرد Shank3b التي أظهرت ضعف التفاعلات الاجتماعية من خلال التحليل السلوكي وأبلغت عن انخفاض التعبير عن Homer1، وهو بروتين مرتبط بـ SHANK، في دماغ الأسماك البالغة [128]. NRXN2 هو بروتين عبر الغشاء يتواجد في الطرف قبل المشبكي ويشارك في بناء المشبك وآليات إطلاق الناقل العصبي [135].
تم استخدام الفئران القاضية NRXN2 كنموذج لمرض التوحد وقد ثبت أنها تظهر سلوكًا متزايدًا يشبه القلق في فحوصات مثل اختبار الصندوق الفاتح / الداكن واختبار المتاهة المرتفعة [136]. كوه وآخرون. تم إنشاء الزرد Nrxn2a بالضربة القاضية ووجد سلوكًا مشابهًا للقلق المتزايد في اختبار الخزان الجديد، مما يشير إلى أن التغيرات السلوكية الشبيهة بالتوحد تحدث أيضًا في الزرد [129].
يُعرف PER1 باسم جين الساعة، ويشير تحليل الارتباط على نطاق الجينوم لمرضى اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه إلى أن هذا الجين هو جين خطر للإصابة باضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه [124]. هوانغ وآخرون. قام الباحثون بإنشاء أسماك الزرد Per1bknockout وأظهروا أن الأحداث كانوا مفرطي النشاط، وقد زادوا من تكرار الهجوم في اختبار هجوم الصورة المرآة، وتم إنقاذهم عن طريق الحقن المجهري لـ per1b mRNA.
لقد أظهروا أيضًا أن محتوى الدوبامين انخفض في دماغ الزرد المخطط Per1b وأنه يمكن إنقاذ النمط الظاهري المفرط بواسطة سيليجيلين (مثبط أحادي أمين أكسيداز B) أو ميثيلفينيديت (مثبط نقل الدوبامين، علاج ADHD البشري).
وقاموا أيضًا بتحليل الفئران بالضربة القاضية PER1. على غرار نموذج الزرد، أظهرت الفئران المعطلة PER1 فرط النشاط وانخفاض محتوى الدوبامين في عينات الدماغ، مما يشير إلى احتمال أن تكون شذوذات PER1 متورطة في التشوهات العصبية الدوبامينية في اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه [131]. يعد هذا التقرير مثيرًا للإعجاب للغاية لأنه يشير إلى النمط الظاهري المحفوظ بدرجة عالية بين أنواع الفقاريات، بما في ذلك الخصائص السلوكية.
لتلخيص كيف تعبر الخصائص السلوكية لسمك الزرد عن أعراض اضطرابات النمو العصبي البشري، فإن "التفاعل مع القلق" يتوافق مع فرط الحساسية الحسية / الحرمان الحسي في اضطرابات طيف التوحد، و"قلة الازدحام" كصعوبة في التواصل الاجتماعي والتفاعلات بين الأشخاص و"فرط النشاط والعدوان" يمكن تقييم الأنماط الظاهرية لأعراض فرط النشاط/الاندفاع في اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه في كل اختبار.
حتى لو كانت الاختلافات التشريحية والفسيولوجية غير واضحة في نموذج المرض، إذا كان من الممكن الحصول على بعض النمط الظاهري من خلال التحليل السلوكي، فقد يتم استخدامه كعلامة فارقة لتقييم ما إذا كان بعض التدخل يمكن أن يوفر الإنقاذ، مثل الفحص الدوائي عالي الإنتاجية [130- 132].
وما ينبغي النظر فيه بعناية هو تفسيره في التحليل السلوكي. في حين أن التحليل السلوكي للفئران له تاريخ طويل وتم توحيده من قبل العديد من الباحثين، فإن التحليل السلوكي للفئران المخططة لا يزال في مرحلة التطوير.
على سبيل المثال، يتتبع اختبار الخزان الجديد سلوك أسماك الزرد بعد نقلها إلى خزان جديد ويجمعها ويعالج إحصائيًا مقدار الوقت الذي أمضته في أي عمق للمياه وإلى أي مدى سافرت. في هذا الاختبار، يقضي الزرد أولاً وقتًا مختبئًا في قاع الخزان ثم يقومون بتوسيع نطاق أنشطتهم تدريجيًا إلى السطح.
إذا لوحظ أن سمكة الزرد تقضي وقتًا أقل في قاع الخزان وتبدأ فورًا في الاقتراب من السطح، فقد يكون لها معاني مختلفة اعتمادًا على ما إذا تم تفسيرها على أنها "عدم الشعور بالقلق بسهولة" أو "فرط النشاط والاندفاع". راجع المراجع الخاصة بقائمة سلوكيات الزرد [137]، وملخص التحليل السلوكي وقيوده، والتباين مع التحليل السلوكي في الفئران [138-140].
ينظر التحليل السلوكي إلى عادات الأسماك، ولكن من الضروري أخذها في الاعتبار بشكل نقدي عند تطبيقها على البشر. سيكون الأمر أكثر إقناعًا إذا أمكن ملاحظة الاتجاهات في الأنماط الظاهرية في فحوصات متعددة، بدلاً من وضع افتراضات بناءً على نتيجة تحليل سلوكي واحد.
بالإضافة إلى التحليل السلوكي، يتم أيضًا النظر في أنواع أخرى من الأساليب التي يمكنها تقييم استجابات الإجهاد؛ على سبيل المثال، من خلال تقييم مستوى الكورتيزول، وهو أحد هرمونات التوتر [141-143].
لا يزال هناك العديد من الجوانب غير المعروفة لاستخدام الأسماك الصغيرة كنموذج لوظائف الدماغ العليا للإنسان واضطرابات النمو العصبي البشرية، ونأمل أن يتم تراكم المزيد من الأبحاث.
بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم سمك الزرد أيضًا في مجال الطب النفسي لتحليل حالات الفصام والاكتئاب. ومن المثير للاهتمام للغاية رؤية النمط الظاهري لسمك الزرد كحيوان نموذجي للأعراض النفسية [144,145]. على الرغم من أن الحقول مختلفة، يتم استخدام الزرد بطرق مماثلة كما هو موضح في هذه المراجعة. ولمزيد من الفائدة راجع المؤلفات الممتازة الأخرى [139، 146، 147].
6. الاستنتاجات
في هذا الاستعراض، ناقشنا ملامح الزرد، الميداكا، والفيروزيكيليفيش في المختبر والتحليل الفعلي للأمراض العصبية واضطرابات النمو العصبي باستخدام هذه الأسماك الصغيرة. وفي تحليل الاضطرابات العصبية البشرية، تعتبر الأسماك الصغيرة حيوانات نموذجية جيدة جدًا وسيتم تطويرها بشكل أكبر في المستقبل. في هذه المرحلة، نحن بحاجة إلى أن يكون لدينا شعور بالتواضع تجاه الحيوانات النموذجية من الثدييات. حتى لو تم عرض نتائج تجريبية مختلفة على الأسماك الصغيرة، إذا أمكن إظهار نفس الشيء على الفئران، فقد يكون التأثير أكبر في الفئران.
لتوضيح معنى وقيمة استخدام الأسماك الصغيرة، من المتوقع أن تستفيد تصميمات البحث من خصائص الأسماك الصغيرة وفوائدها في المختبر، كما هو موضح في هذه المراجعة. بالإضافة إلى ذلك، يجب ألا ننسى أننا ننظر إلى الجهاز العصبي البشري. النظام من خلال الأسماك الصغيرة. قد لا يكون من الواضح ما تعنيه التغييرات في الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات في الأسماك الصغيرة في سياق الأمراض والاضطرابات التي تصيب الإنسان، إذا انتبهنا فقط إلى الأسماك الصغيرة.
وينطبق الشيء نفسه على معنى التغيرات في الشكل والوظائف الفسيولوجية على مستوى الأعضاء ومعنى التغيرات في السلوكيات التي يتم الحصول عليها من خلال التحليل السلوكي. وسيصبح معنى النتائج التي تم الحصول عليها من الأسماك الصغيرة واضحًا عندما يتم ربط النتائج بحيوانات نموذجية من الثدييات مثل الفئران ثم إلى التحليل البشري. إذا أمكن إنشاء مثل هذه العلاقة بين الأسماك الصغيرة والعينات الأخرى، فيمكن أن تصبح هذه الأسماك أدوات قوية ومفيدة بشكل متزايد لحل الاضطرابات العصبية البشرية.
مساهمات المؤلف: كتب HM وKK المخطوطة. لقد قرأ جميع المؤلفين النسخة المنشورة من المخطوطة ووافقوا عليها.
التمويل: تم دعم هذا العمل من خلال المنح المقدمة من AMED (أرقام المنح JP19gm6110028 وJP19dm0107154 (HM)) ومؤسسة تاكيدا للعلوم (HM)، JSPS KAKENHI (Grant NumbersJP 14516799 (HM)، JP 16690735 (HM) وJP 17925674 (HM)) وJST [Moonshot R&D] [GrantNumber JPMJMS2024] (HM).
بيان مجلس المراجعة المؤسسية: لا ينطبق.
بيان الموافقة المستنيرة: لا ينطبق.
بيان توفر البيانات: البيانات والأدوات الموضحة في هذه المخطوطة متاحة عند الطلب.
شكر وتقدير: نشكر شينانو كوباياشي ونوريكو ماتسوي لمشاركتهما في المناقشات المفيدة وتقديم الدعم المستمر. ونحن نعترف بـ Ai Ito لعملها في الرسوم التوضيحية.
تضارب المصالح: المؤلفون يعلنون عدم وجود تضارب في المصالح.
مراجع
1. ديلوماس، تا. Dabrowski، K. تربية اليرقات من الزرد في درجات حرارة دون المستوى الأمثل. جي ثيرم. بيول. 2018، 74، 170-173. [المرجع المتقاطع]
2. شيما، أ.؛ ميتاني، ه. ميداكا ككائن بحثي: الماضي والحاضر والمستقبل. ميكانيكية. ديف. 2004، 121، 599-604. [المرجع المتقاطع]
3. كيرشماير، س.؛ ناروس، ك. ويتبرودت، J.؛ Loosli، F. صندوق الأدوات الجينومية والوراثية لـ teleost medaka (Oryzias latipes). علم الوراثة 2015، 199، 905-918. [المرجع المتقاطع]
4. ريتشارد، م. بولاسيك، م.؛ Sedlácek، O. التوزيع وتعدد الأشكال اللونية واستخدام الموائل لسمكة Killifish الأفريقية Nothobranchiusfurzeri، الفقاريات ذات أقصر فترة حياة. جي فيش. بيول. 2009، 74، 198-212. [المرجع المتقاطع]
5. دودزيان، ج.؛ كين، س. سيدل، J.؛ فالينزانو، DR بروتوكول للإسكان المختبري لسمكة كيليفيش الفيروزية (Nothobranchius furzeri).J. فيس. إكسب. 2018، 134، 57073. [المرجع المتقاطع]
6. فالينزانو، د. بنعيون، بكالوريوس؛ سينغ، ب. تشانغ، E.؛ إتر، PD؛ هو جين تاو، سي كيه؛ كليمان-زيزا، م.؛ ويليمسن، D.؛ كوي، ر. هاريل، أنا وآخرون. يوفر جينوم Killifish الأفريقي الفيروزي نظرة ثاقبة للتطور والهندسة الوراثية لعمر الإنسان. الخلية 2015،163، 1539-1554. [المرجع المتقاطع]
7. بوشلا، م.؛ Valenzano، DR السمكة القاتلة الفيروزية: نموذج قابل للتتبع وراثيًا لدراسة الشيخوخة. جي إكسب. بيول. 2020، 223 (ملحق 1)، jeb209296. [المرجع المتقاطع]
8. لوري، لوس أنجلوس؛ Sive، H. يحدث التكوين الأولي لبطينات دماغ الزرد بشكل مستقل عن الدورة الدموية ويتطلب منتجات الجينات nagie okoand Snakehead / atp1a1a.1. التنمية 2005، 132، 2057-2067. [المرجع المتقاطع]
9. هولزشوه، ج.؛ ريو، S .؛ أبيرجر، ف. Driever، W. يميز تعبير ناقل الدوبامين الخلايا العصبية الدوبامينية عن الخلايا العصبية الكاتيكولامينية الأخرى في جنين الزرد النامي. ميكانيكية. ديف. 2001، 101، 237-243. [المرجع المتقاطع]
10. تاي، TL؛ رونبيرجر، O .؛ ريو، S .؛ نيتشكي، ر. Driever، W. يكشف التحليل الشامل لإسقاط الكاتيكولامينات عن تكامل الخلايا العصبية المفردة لأنظمة الدوبامين الصاعدة والتنازلية في الزرد. نات. مشترك. 2011، 2، 171. [المرجع المتقاطع]
For more information:1950477648nn@gmail.com
