唾液酸對(duì)仔豬工作記憶行為學(xué)影響的磁共振研究.pdf

1、唾液酸(Sialic acid，Sia)是自然界中一系列?；问缴窠?jīng)氨酸衍生物的統(tǒng)稱。唾液酸具有多種生物學(xué)功能，如:促進(jìn)細(xì)胞的增殖、分化和參與識(shí)別;與病原微生物相互作用，參與機(jī)體免疫反應(yīng);促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，易化記憶形成，提高學(xué)習(xí)能力;且在大腦發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，進(jìn)行干預(yù)可以對(duì)大腦造成遠(yuǎn)期的不可逆的影響。許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明唾液酸對(duì)大腦發(fā)育、學(xué)習(xí)和記憶能力產(chǎn)生重要影響，仔豬因大腦發(fā)育階段和解剖結(jié)構(gòu)與新生嬰兒相似，適合用做研究嬰兒腦區(qū)變化的動(dòng)物模

2、型。磁共振成像技術(shù)因其對(duì)軟組織空間分辨率高、可用多種參數(shù)成像和對(duì)機(jī)體無輻射損傷等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于腦代謝和結(jié)構(gòu)變化以及腦功能定量研究中。
　　工作記憶(working memory)是指?jìng)€(gè)體在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)過程中，暫時(shí)儲(chǔ)存加工信息的有限容量系統(tǒng)，是人類記憶活動(dòng)的核心，是學(xué)習(xí)、推理、問題解決和智力活動(dòng)的重要組成成分。工作記憶被形容為人類的認(rèn)知記憶中樞，是當(dāng)前認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)和發(fā)展心理學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一。大量的研究表明:工作

3、記憶在個(gè)體的認(rèn)知記憶行為中起了不可替代的作用，已經(jīng)被看作是個(gè)體在復(fù)雜認(rèn)知行為中表現(xiàn)差異的重要的甚至是核心的因素。本實(shí)驗(yàn)以新生仔豬為動(dòng)物模型，通過在飲食中添加唾液酸，用磁共振成像技術(shù)分析腦區(qū)結(jié)構(gòu)和代謝水平變化，探索唾液酸對(duì)仔豬工作記憶的影響。
　　平均體重為2.25kg的56頭3日齡新生仔豬，隨機(jī)分成4組:空白對(duì)照組（不額外添加N-乙酰神經(jīng)氨酸，n=14）、實(shí)驗(yàn)組一(N-乙酰神經(jīng)氨酸601.8mg/100g，n=14)、實(shí)驗(yàn)組二（乳

4、糖結(jié)合形式的N-乙酰神經(jīng)氨酸486.8mg/100g，n=14）和實(shí)驗(yàn)組三（酪蛋白結(jié)合的N-乙酰神經(jīng)氨酸、乳糖結(jié)合的N-乙酰神經(jīng)氨酸各占50％以及0.5g/L的乳鐵蛋白，N-乙酰神經(jīng)氨酸的總含量為439.1mg/100g，n=14），保證相同遺傳背景的仔豬不分配在同一實(shí)驗(yàn)組。在仔豬37天開始進(jìn)行工作記憶行為學(xué)實(shí)驗(yàn)。第一天每個(gè)仔豬被單獨(dú)測(cè)試8輪，第2天即在38日齡每個(gè)仔豬被單獨(dú)測(cè)試4輪。仔豬在38日齡進(jìn)行磁共振(nuclear magne

5、tic resonance，NMR)掃描，第39日齡仔豬安樂死并取腦。磁共振掃描采集的數(shù)據(jù)包括:T1加權(quán)成像:(T1-weighted imaging，T1WI)，T2加權(quán)成像(T2-weighted imaging，T2WI)，MRS（Magnetic Resonance spectroscopy）。對(duì)T1圖像用基于體素的形態(tài)測(cè)量學(xué)（voxel based morphometry，VBM）方法分析組間灰質(zhì)體積的差異;MRS分析基于LC

6、Model測(cè)定組間前額葉代謝標(biāo)志物濃度差異。
　　行為學(xué)研究表明唾液酸營(yíng)養(yǎng)干預(yù)對(duì)仔豬工作記憶的積極影響，且對(duì)實(shí)驗(yàn)組二的作用最為明顯，VBM分析工作記憶相關(guān)腦區(qū)結(jié)果顯示:實(shí)驗(yàn)組一主要改變背側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層，實(shí)驗(yàn)組二作用部位包括前額葉皮層，顳葉以及項(xiàng)葉;實(shí)驗(yàn)組三主要增加海馬和丘腦腦區(qū)結(jié)構(gòu)。腦區(qū)代謝物絕對(duì)定量結(jié)果顯示肌醇濃度高于正常成熟腦組織。實(shí)驗(yàn)組二谷氨酸濃度最高，且谷氨酸濃度趨勢(shì)與行為學(xué)實(shí)驗(yàn)吻合。
　　本實(shí)驗(yàn)得到如下結(jié)論:(1)仔豬

7、行為訓(xùn)練研究結(jié)果充分證明了不同結(jié)合形式的唾液酸對(duì)工作記憶相關(guān)腦區(qū)的促進(jìn)作用具有特異性，乳糖結(jié)合形式的唾液酸對(duì)工作記憶的形成作用最為顯著，其通過增加前額葉腦區(qū)的體素結(jié)構(gòu)和提高興奮氨基酸代謝水平來促進(jìn)工作記憶能力提高;蛋白結(jié)合形式的唾液酸對(duì)工作記憶的形成有促進(jìn)作用，但其對(duì)工作記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期記憶的作用更為顯著;(2)唾液酸營(yíng)養(yǎng)干預(yù)對(duì)腦的總體積無直接影響，但對(duì)左腦區(qū)的影響明顯大于右側(cè)腦區(qū)，且增加部分關(guān)鍵腦區(qū)體積的同時(shí)，可能是通過減少非關(guān)鍵腦區(qū)來