唾液酸對仔豬工作記憶行為學影響的磁共振研究.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功能，如:促進細胞的增殖、分化和參與識別;與病原微生物相互作用，參與機體免疫反應;促進神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，易化記憶形成，提高學習能力;且在大腦發(fā)育的關(guān)鍵時期，進行干預可以對大腦造成遠期的不可逆的影響。許多動物實驗表明唾液酸對大腦發(fā)育、學習和記憶能力產(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)變化的動物模

2、型。磁共振成像技術(shù)因其對軟組織空間分辨率高、可用多種參數(shù)成像和對機體無輻射損傷等優(yōu)點已廣泛應用于腦代謝和結(jié)構(gòu)變化以及腦功能定量研究中。
　　工作記憶(working memory)是指個體在執(zhí)行認知任務過程中，暫時儲存加工信息的有限容量系統(tǒng)，是人類記憶活動的核心，是學習、推理、問題解決和智力活動的重要組成成分。工作記憶被形容為人類的認知記憶中樞，是當前認知心理學、認知神經(jīng)科學和發(fā)展心理學中最活躍的研究領(lǐng)域之一。大量的研究表明:工作

3、記憶在個體的認知記憶行為中起了不可替代的作用，已經(jīng)被看作是個體在復雜認知行為中表現(xiàn)差異的重要的甚至是核心的因素。本實驗以新生仔豬為動物模型，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，隨機分成4組:空白對照組（不額外添加N-乙酰神經(jīng)氨酸，n=14）、實驗組一(N-乙酰神經(jīng)氨酸601.8mg/100g，n=14)、實驗組二（乳

4、糖結(jié)合形式的N-乙酰神經(jīng)氨酸486.8mg/100g，n=14）和實驗組三（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驗組。在仔豬37天開始進行工作記憶行為學實驗。第一天每個仔豬被單獨測試8輪，第2天即在38日齡每個仔豬被單獨測試4輪。仔豬在38日齡進行磁共振(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T1圖像用基于體素的形態(tài)測量學（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測定組間前額葉代謝標志物濃度差異。
　　行為學研究表明唾液酸營養(yǎng)干預對仔豬工作記憶的積極影響，且對實驗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:實驗組一主要改變背側(cè)運動皮層，實驗組二作用部位包括前額葉皮層，顳葉以及項葉;實驗組三主要增加海馬和丘腦腦區(qū)結(jié)構(gòu)。腦區(qū)代謝物絕對定量結(jié)果顯示肌醇濃度高于正常成熟腦組織。實驗組二谷氨酸濃度最高，且谷氨酸濃度趨勢與行為學實驗吻合。
　　本實驗得到如下結(jié)論:(1)仔豬

7、行為訓練研究結(jié)果充分證明了不同結(jié)合形式的唾液酸對工作記憶相關(guān)腦區(qū)的促進作用具有特異性，乳糖結(jié)合形式的唾液酸對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工作記憶能力提高;蛋白結(jié)合形式的唾液酸對工作記憶的形成有促進作用，但其對工作記憶轉(zhuǎn)化為長期記憶的作用更為顯著;(2)唾液酸營養(yǎng)干預對腦的總體積無直接影響，但對左腦區(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，可能是通過減少非關(guān)鍵腦區(qū)來