即使是在大腦康複後，大腦中曾經曆過的細菌感染也會(hui) 產(chan) 生持久的影響。在這篇文章中，我們(men) 將看到一項使用鼠類家居行為(wei) 活動觀測箱和認知牆來研究這種認知障礙背後的機製。

細菌感染對我們(men) 的身體(ti) 是有害的，尤其是在中樞神經係統（CNS）中，感染會(hui) 導致認知能力下降。最近的一項研究表明，中樞神經係統感染會(hui) 增加患癡呆症的風險[1]。神經係統損傷(shang) 的一個(ge) 關(guan) 鍵原因是對感染的炎症反應。在本博客中，我們(men) 將探討Cassidy及其同事的一篇研究論文，該論文旨在使用鼠類家居行為(wei) 活動觀測箱和認知牆[2]來探索這些神經並發症的潛在機製。


用小鼠模型研究腦感
在這項研究中，Cassidy等人將李斯特菌（Lm）注射到八周大的小鼠體(ti) 內(nei) 。Lm是一種侵入大腦的食源性細菌，感染後會(hui) 引起神經係統並發症。

研究人員給D57BL/6J小鼠注射磷酸鹽緩衝(chong) 鹽水或含有Lm菌株的PBS。在這個(ge) 實驗中使用了兩(liang) 種不同的Lm菌株。第一種是Lm 10403s菌株（在沒有抗生素治療的情況下對小鼠是致命的），以及一種編碼李斯特菌素O的基因缺失的突變菌株。這種突變體(ti) 不會(hui) 侵入大腦。注射後，給小鼠提供抗生素。

認知牆用於(yu) 評估小鼠的認知能力。使用動物運動軌跡跟蹤係統在鼠類家居行為(wei) 活動觀測箱中觀察小鼠。鼠類家居行為(wei) 活動觀測箱和動物運動軌跡跟蹤係統的結合使研究人員能夠觀察動物並進行測試，且無需處理動物，從(cong) 而將人類的影響降至低點。

如何測試學習(xi) 行為(wei) ？
認知牆是鼠類家居行為(wei) 活動觀測箱的附加項，用於(yu) 評估辨別學習(xi) 和反向學習(xi) 。認知牆包含三個(ge) 洞，小鼠可以進入這些洞來獲得食物獎勵。當小鼠通過正確的洞進入該區域時，它會(hui) 獲得食物獎勵。小鼠移動的記錄和食物獎勵的分配都由動物運動軌跡跟蹤係統使用試驗和硬件控製模塊進行控製。

入口的數量或正確響應的任何組合都可以編程到係統中。Cassidy等人還改變了實驗方案，以測試老鼠是否能夠消除先前學習(xi) 的行為(wei) ，並學會(hui) 如何獲得新的獎勵。反向學習(xi) 更為(wei) 複雜，因為(wei) 它涉及多個(ge) 大腦區域，如海馬體(ti) 、杏仁核、眶額皮層和背側(ce) 紋狀體(ti) 。

細菌感染導致認知能力下降
Cassidy及其同事能夠證明，從(cong) Lm感染中康複的小鼠在學習(xi) 和消除學習(xi) 任務方麵的表現都較低。盡管早在感染後一個(ge) 月就顯示出輕微的差異，但顯著的結果是在感染後四個(ge) 月觀察到的。此外，與(yu) 變異毒株相比，神經侵襲性毒株的認知能力下降最為(wei) 嚴(yan) 重。這是由於(yu) 持續的神經元炎症。

與(yu) 對照組相比，注射變異毒株的小鼠表現出認知能力下降。其潛在機製很可能與(yu) 係統性細胞因子對感染的反應有關(guan) 。研究人員沒有進一步探討這一點，但確實表明認知能力下降不僅(jin) 僅(jin) 是由細菌向大腦的細胞滲透引起的。

有趣的是，感染神經侵襲性Lm的小鼠表現出運動減少，這也是最近在患有認知障礙的人類身上觀察到的。


加深對大腦感染的理解
對不同菌株的Lm進行更多的實驗很重要，尤其是一種在不侵入大腦的情況下引起大腦炎症的菌株。此外，有必要進行更廣泛的研究，觀察更多樣化的小鼠年齡組和性別（因為(wei) 研究中隻使用特定年齡的雄性小鼠）。

了解和測量這些感染對認知功能影響的能力是識別不同感染如何通過神經毒性作用影響大腦的關(guan) 鍵一步。這些信息對於(yu) 開發有效的治療方法以最大限度地減少感染後認知能力下降至關(guan) 重要。

參考文獻
[1] Sipilä, P.N.; Heikkilä, N.; Lindbohm, J.V.; Hakulinen, C.; Vahtera, J.; Elovainio, M.; Suominen, S.; Väänänen, A.; Koskinen, A.; Nyberg, S.T.; et al. Hospital-Treated Infectious Diseases and the Risk of Dementia: A Large, Multicohort, Observational Study with a Replication Cohort. Lancet Infect. Dis. 2021, 21, 1557–1567, doi:10.1016/S1473-3099(21)00144-4.

[2]Cassidy, B.R.; Logan, S.; Farley, J.A.; Owen, D.B.; Sonntag, W.E.; Drevets, D.A. Progressive Cognitive Impairment after Recovery from Neuroinvasive and Non-Neuroinvasive Listeria Monocytogenes Infection. Front. Immunol. 2023, 14.

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