O zi obișnuită ar putea spune mai mult decât crezi despre cât vei trăi

ciclu complet de viață / sursa foto: dreamstime.com

Un studiu recent realizat de cercetători de la Universitatea Stanford sugerează că tiparele de activitate și somn pot oferi indicii timpurii despre cât timp va trăi organismul, cel puțin în cazul unor pești.

Analiza, publicată în revista Science, a urmărit comportamentul unor pești africani din specia Nothobranchius furzeri, cunoscută drept killifish turcoaz, pe întreaga durată a vieții lor.

Rezultatele indică faptul că nivelul de activitate din tinerețe și momentul zilei în care animalele dorm pot fi corelate cu longevitatea.

Studiul se bazează pe monitorizarea continuă a comportamentului peștilor, folosind camere video și metode de analiză asistate de inteligență artificială.

Cercetătorii au analizat miliarde de cadre video pentru a identifica tipare de mișcare, perioade de odihnă și alte caracteristici comportamentale. Rezultatele sugerează că aceste date pot fi integrate într-un model numit de autori „ceas comportamental”, care ar putea anticipa durata de viață a animalelor încă din primele etape ale maturității.

Comportamentul, ca indicator al procesului de îmbătrânire la pești

Îmbătrânirea este un proces complex influențat de factori genetici, dar și de mediul înconjurător. În cazul multor specii, comportamentul zilnic reflectă starea fiziologică internă și poate oferi indicii despre sănătatea organismului.

Potrivit neurocercetătorului Karl Deisseroth de la Universitatea Stanford, unul dintre autorii studiului, observarea comportamentului poate furniza informații importante despre modul în care funcționează creierul și despre evoluția proceselor biologice în timp. În cadrul studiului, cercetătorul a explicat că „comportamentul este o modalitate foarte puternică de a obține informații despre creier”.

Analiza pe termen lung a comportamentului a fost însă dificilă până acum, deoarece monitorizarea continuă a fiecărei mișcări a unui animal de-a lungul întregii vieți necesită tehnologii complexe și volume mari de date.

Pentru a depăși această limitare, echipa de cercetători a ales o specie de pește cu o durată de viață foarte scurtă, ceea ce face posibilă urmărirea întregului ciclu de viață într-un interval relativ redus de timp.

Specia studiată, un model important pentru cercetarea îmbătrânirii

Peștele african Nothobranchius furzeri, cunoscut și sub numele de killifish turcoaz, este un model frecvent utilizat în cercetările privind îmbătrânirea. Specia trăiește în mod natural în zone din Africa de Sud-Est, în bazine temporare care apar în sezonul ploios și dispar în sezonul uscat.

Durata de viață a acestui pește este extrem de scurtă comparativ cu alte vertebrate. În captivitate, indivizii pot trăi între aproximativ trei și nouă luni, iar unele populații au o durată medie de viață de aproximativ patru până la șase luni.

Această caracteristică îl transformă într-un organism util pentru studiul proceselor biologice asociate cu îmbătrânirea. Cercetătorii pot observa evoluția completă a vieții unui vertebrat într-un interval de timp de câteva luni, în loc de ani sau decenii.

În plus, această specie prezintă multe dintre caracteristicile biologice întâlnite și la alte vertebrate, inclusiv la oameni, cum ar fi structura complexă a creierului și apariția unor procese asociate îmbătrânirii.

Monitorizarea unor pești pe întreaga durată a vieții

În cadrul studiului, cercetătorii au monitorizat 81 de exemplare de killifish africani din perioada adolescenței până la moarte. Animalele au fost ținute în acvarii supravegheate permanent de camere video, iar mișcările lor au fost înregistrate 24 de ore pe zi.

Sistemul a colectat un volum foarte mare de date despre comportamentul peștilor: viteza de înot, distanța parcursă, frecvența perioadelor de odihnă și modul în care aceste activități se schimbau de-a lungul zilei și al nopții.

Ulterior, cercetătorii au folosit algoritmi de învățare automată pentru a identifica tipare comportamentale și pentru a analiza modul în care acestea se corelează cu durata de viață.

Potrivit unuia dintre autorii principali ai studiului, bioinginerul Claire Bedbrook, analiza comportamentului poate oferi o metodă non-invazivă de evaluare a procesului de îmbătrânire. Ea a declarat: „Una dintre concluziile majore ale acestui studiu este că comportamentul reprezintă o modalitate non-invazivă de a observa procesul de îmbătrânire”.

Aceasta a adăugat că monitorizarea unor parametri simpli, precum nivelul de activitate și tiparele de somn într-un ciclu de 24 de ore, poate indica „unde se află un individ pe parcursul procesului de îmbătrânire și chiar poate prezice durata viitoare a vieții”.

Diferențe comportamentale între peștii cu viață lungă și cei cu viață scurtă

Rezultatele analizei au arătat diferențe semnificative între peștii care au trăit mai mult și cei care au murit mai devreme.

În jurul vârstei de aproximativ 100 de zile — echivalentul unei perioade dinaintea vârstei mijlocii pentru această specie — cercetătorii au observat că indivizii care urmau să trăiască mai mult erau, în general, mai activi și mai rapizi.

Peștii care au depășit vârsta de 200 de zile prezentau niveluri mai ridicate de activitate și mișcări mai viguroase decât cei care au avut o viață mai scurtă.

În schimb, indivizii cu durată de viață mai redusă aveau tendința de a se mișca mai lent și de a petrece mai mult timp în repaus.

Un alt aspect important a fost modul în care animalele își distribuiau perioadele de somn pe parcursul zilei și al nopții. Peștii care au trăit mai mult dormeau în principal noaptea, în timp ce exemplarele care au murit mai devreme aveau perioade de somn și în timpul zilei.

Potrivit cercetătorilor, „peștii cu viață mai scurtă prezentau niveluri mai ridicate de somn în timpul zilei și tipare de activitate mai perturbate”.

În analiza publicată de Neuroscience News, fenomenul este descris într-un mod similar: „în cazul killifish, somnul din timpul zilei a fost un semnal major asociat cu o durată de viață mai scurtă”.

Conceptul de „ceas comportamental” la pești

Pe baza acestor observații, echipa de cercetători a construit un model matematic care folosește datele comportamentale pentru a estima vârsta biologică a unui individ.

Modelul analizează diferite caracteristici ale comportamentului — precum activitatea, viteza de mișcare și ritmul de odihnă — pentru a genera o estimare a stării de îmbătrânire a organismului.

Cercetătorii au numit acest instrument „ceas comportamental”. În cadrul studiului, modelul a fost capabil să estimeze vârsta peștilor și să prevadă, cu un grad semnificativ de acuratețe, dacă aceștia vor avea o viață mai lungă sau mai scurtă.

Autorii studiului au observat că diferențele de comportament apar încă din primele etape ale maturității și continuă să se accentueze pe parcursul vieții.

Această descoperire sugerează că procesul de îmbătrânire poate urma traiectorii diferite încă din stadii relativ timpurii ale vieții adulte.

Relevanța pentru cercetarea îmbătrânirii la pești

Deși rezultatele se referă la o specie de pește, cercetătorii consideră că ele pot contribui la înțelegerea mecanismelor biologice ale îmbătrânirii și la alte vertebrate.

Specia Nothobranchius furzeri este adesea folosită în cercetare deoarece prezintă numeroase caracteristici biologice similare cu cele ale altor vertebrate, inclusiv oameni, dar într-un interval de timp mult mai scurt.

Durata scurtă de viață permite cercetătorilor să observe întregul proces de îmbătrânire într-un interval de câteva luni și să analizeze modul în care diferiți factori — genetici sau de mediu — influențează acest proces.

Potrivit unor cercetări anterioare, killifish poate prezenta procese biologice asociate îmbătrânirii similare cu cele observate la alte vertebrate, inclusiv acumularea de compuși în creier și ficat sau apariția unor boli legate de vârstă.

De aceea, studiile realizate pe această specie pot oferi indicii despre mecanismele generale ale îmbătrânirii și despre modul în care acestea ar putea fi influențate de factori comportamentali sau de mediu.

Posibile aplicații viitoare ale cercetării

Autorii studiului sugerează că analiza comportamentului ar putea deveni o metodă utilă pentru monitorizarea procesului de îmbătrânire și pentru identificarea timpurie a schimbărilor biologice asociate cu acesta.

În cazul oamenilor, tehnologii precum ceasurile inteligente sau alte dispozitive portabile pot înregistra deja date despre activitate, somn și ritmuri zilnice.

Potrivit cercetătorilor, astfel de date ar putea fi utilizate în viitor pentru a analiza modul în care stilul de viață influențează procesul de îmbătrânire.

Claire Bedbrook a explicat că aceste tehnologii ar putea permite cercetătorilor să „înțeleagă și să cuantifice unde se află o persoană pe parcursul drumului de la maturitate până la sfârșitul vieții”.

Totuși, autorii subliniază că rezultatele studiului nu pot fi extrapolate direct la oameni, iar diferențele biologice dintre specii trebuie luate în considerare.

Direcții de cercetare viitoare

Pe baza rezultatelor obținute, cercetătorii intenționează să exploreze modul în care diferite intervenții ar putea influența traiectoria îmbătrânirii.

Printre posibilele direcții se numără analiza impactului alimentației, al mediului sau al altor factori asupra tiparelor de comportament și asupra duratei de viață.

De asemenea, echipa dorește să examineze dacă modificarea anumitor condiții poate schimba evoluția procesului de îmbătrânire observat în modelul comportamental.

Studiul reprezintă una dintre primele încercări de a monitoriza continuu comportamentul unui vertebrat pe întreaga durată a vieții și de a utiliza aceste date pentru a anticipa longevitatea.

Rezultatele sugerează că analiza comportamentului ar putea oferi o perspectivă nouă asupra modului în care îmbătrânirea evoluează în timp și asupra factorilor care pot influența acest proces.