No desenvolvimento do cérebro do porco, a natureza vence a reprodução

Pesquisadores da Universidade de Illinois dizem que o porco doméstico é ideal para esses estudos porque seu tamanho do cérebro, taxa de desenvolvimento e sistema digestivo são excelentes análogos para recém-nascidos humanos.

Eles sabem muito sobre cérebros de suínos, tendo construído o primeiro, e recentemente o segundo, um atlas completo do órgão baseado na ressonância magnética. Eles usaram o primeiro para estudar os efeitos de várias intervenções nutricionais em porcos. Mas alguns críticos dizem que não podem ter certeza de que esses resultados refletem a realidade. Afinal, esses sujeitos de pesquisa são criados em ambientes cuidadosamente controlados, não se misturando com irmãos e mães em gaiolas de parto padrão.

Então, quanto o ambiente de criação precoce do porco afeta o desenvolvimento do cérebro?

“Nós nos opusemos a muitas críticas sobre se o desenvolvimento do cérebro dos porcos é o mesmo em nosso laboratório e em qualquer fazenda de porcos. E a resposta é sim. Agora temos evidências irrefutáveis ​​para dizer que os cérebros de porcos criados em uma ambiente artificial, eles crescem e se desenvolvem da mesma forma estrutural que os de porcos criados por suas mães “, diz Ryan Dilger, professor associado do Departamento de Ciências Animais e autor principal de um novo estudo em Fronteiras na neurociência.

No estudo, a equipe de pesquisa trouxe leitões de 2 dias para seu estabelecimento, conhecido como Laboratório de Nutrição e Cognição de Leitões, que é equipado com grandes compartimentos individuais que permitem que os porcos vejam, cheiram e ouçam uns aos outros em baias adjacentes. Dilger afirma que a alta temperatura ambiente e a capacidade de socialização dos porcos são importantes.

“Em nossos estudos nutricionais, queremos mantê-los separados para evitar a contaminação cruzada de bactérias encontradas em seu cólon, que são conhecidas coletivamente como microbiota. Mas os porcos ainda podem expressar comportamentos sociais ao ver, ouvir e cheirar uns aos outros.” diz. “E em muitos de nossos estudos, deixamos os porcos fora de seus recintos para socializar todos os dias, para que eles possam ter uma festa dos porcos todas as tardes.”

Outro subconjunto de leitões foi deixado com seus irmãos e mães em gaiolas de parto em uma fazenda de pesquisa no campus da U of I. Com 4 semanas de idade, quando os porcos se desenvolveram o suficiente para não precisar beber apenas leite, os porcos criados artificialmente voltaram para a fazenda e foram alojados em grupo com suas contrapartes criadas por porcas. Então, no final das contas, os porcos viveram em ambientes diferentes apenas nas primeiras quatro semanas de vida e, a partir daí, todos os porcos foram tratados da mesma forma.

Todos os porcos foram anestesiados e examinados em uma máquina de imagem por ressonância magnética (MRI) de última geração com 1, 2, 3, 4, 8, 12, 18 e 24 semanas de idade. Os pesquisadores avaliaram a macro e microestrutura do cérebro de porcos artificialmente e criados por porcas usando os novos atlas de cérebro de porco para porcos jovens e adolescentes.

Os porcos não apenas comiam e cresciam na mesma proporção nos dois ambientes agrícolas, como também o desenvolvimento do cérebro era amplamente equivalente. Os pesquisadores não encontraram diferenças nos volumes absolutos de todo o cérebro, substância cinzenta, substância branca, crescimento do líquido cefalorraquidiano ou alterações microestruturais (conexões neurais entre as regiões do cérebro) ao longo do tempo nos dois grupos.

Joanne Fil, uma estudante de doutorado no Programa de Neurociência de Illinois e primeira autora do estudo, diz: “Nós olhamos uma medida substituta da mielina, a fração de água da mielina, que reflete a gordura e a proteína que envolve os neurônios e os ajuda a se comunicar de forma mais eficaz. e os porcos desenvolvem muita mielina significativamente após o nascimento, portanto, se observarmos mais mielinização, presumimos que o cérebro está amadurecendo em uma taxa diferente. Longitudinalmente, não houve diferença entre a fração de água da mielina nos dois grupos .

“Vimos ligeiras diferenças na taxa de desenvolvimento, uma vez que os porcos criados artificialmente tinham uma taxa ligeiramente maior de desenvolvimento de mielina do que os criados por porcas, mas no final, os porcos criados em qualquer ambiente chegavam ao mesmo ponto no que diz respeito ao cérebro. Crescimento . “

Os pesquisadores também compararam a memória dos porcos em testes comportamentais. Os porcos foram presenteados com dois brinquedos fixos para brincar, um que eles haviam pesquisado antes e outro que nunca tinham visto antes. Se eles passassem mais tempo verificando o novo brinquedo, isso era uma evidência de que se lembravam do antigo e, portanto, haviam codificado uma memória.

Em alguns momentos iniciais, 4 e 8 semanas, os porcos no grupo de porcas tiveram um reconhecimento de objeto ligeiramente maior. Os autores sugerem que isso pode ser devido ao aumento da interação entre pares em ambientes de cultivo de porcas. No entanto, as diferenças eram pequenas e temporárias.

“O comportamento é sempre mais variável, mais subjetivo. É por isso que gostamos de medidas objetivas e estruturais do cérebro que podemos avaliar por meio de ressonância magnética”, diz Dilger. “E o que descobrimos é que quando os dois grupos de porcos são saudáveis ​​e atendemos às suas necessidades nutricionais, o ambiente da fazenda não parece influenciar o desenvolvimento do cérebro. Seus cérebros realmente crescem da mesma forma.”

Além de apoiar o uso contínuo de ambientes de criação de laboratório na pesquisa da neurociência suína, o estudo fornece novos dados sobre o desenvolvimento do cérebro de suínos ao longo do tempo.

Por meia dúzia de anos, o primeiro atlas do cérebro de porco serviu como referência definitiva para pesquisadores de todo o mundo. Mas esse atlas foi baseado em porcos com 4 semanas de idade e não pode ser facilmente extrapolado para animais mais velhos. Os novos atlas não apenas incluem um para porcos de 12 semanas de idade, mas o estudo do ambiente da fazenda fornece medições do volume absoluto para porcos em muitos outros pontos de tempo, até a idade adulta.

“Isso fornece muitos dados fundamentais que alguém poderia voltar e perguntar quantos milímetros cúbicos o cérebro de um porco tem em uma determinada idade. Podemos modelar isso com base no que temos aqui”, diz Fil. “Nosso objetivo era comparar os dois ambientes agrícolas, mas também fornecer o que era esperado para uma determinada idade de porco. Isso ajuda porque podemos começar a desenvolver intervenções nutricionais específicas para a idade e entender quais partes do desenvolvimento do cérebro podem ser influenciadas pela nutrição “

Dilger acrescenta: “Há muito poder no porco como modelo de pesquisa biomédica, e estamos demonstrando isso reunindo engenharia e agricultura, que são fundamentais para nossa missão como instituição de concessão de terras. Usamos muitos ratos em pesquisa em nosso campus. Mas também somos muito bons em trabalhar com porcos, estamos misturando o mundo biomédico com o mundo agrícola, para beneficiar a nutrição humana e suína.

O Departamento de Ciências Animais está alojado na Faculdade de Ciências Agrárias, do Consumidor e Ambientais da Universidade de Illinois.