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神经科学研究绝大多数依赖单一模型系统——小鼠——来应对人类健康挑战。然而，小鼠很少能复制人类疾病的复杂性，特别是在大脑方面，在小鼠中显示出前景的治疗往往难以有效转化到人类。研究动物园中的濒危动物可能是一种强有力的方法，可以同时改善动物福利并推进人类大脑健康。动物园动物与人类共享许多健康问题：许多濒危动物园动物久坐不动、超重且寿命相对较长。有些患有抑郁症和焦虑症——你可能见过动物园里的北极熊、熊猫或狮子在围栏里来回踱步，这是一种被称为刻板行为的焦虑指标。事实上，许多动物园动物正在接受与人类常用相同的抗抑郁药治疗。本文基于系统解析利用动物园动物和伴侣动物研究大脑健康的潜力。

一、小鼠模型的局限性

小鼠模型在神经科学研究中占据主导地位，但其局限性日益凸显。首先，小鼠难以复制人类疾病的复杂性，尤其是大脑疾病。其次，在小鼠中有效的治疗往往在人类临床试验中失败。此外，小鼠通常不会自发发展出感兴趣的疾病，而实验室中的基因工程小鼠缺乏真实环境因素，这些因素在人类疾病发展中起关键作用。最后，基因变异对许多心理健康状况的病因影响通常很小，而环境因素更为重要。

二、动物园动物的独特价值

动物园动物，尤其是长寿物种如狮、虎、熊，为研究大脑健康提供了独特机会。它们与人类共享许多健康问题，如久坐、超重、长寿，以及抑郁和焦虑样行为。刻板行为（如踱步）是焦虑的指标，许多动物园动物甚至接受与人类相同的抗抑郁药治疗。研究围栏大小、社交互动和运动如何影响心理健康，有助于理解环境因素的作用。对于有数千只圈养动物的物种（如老虎），可利用大数据识别基因与环境因素的相互作用。此外，老年动物园动物可能经历与人类衰老相似的脑结构和认知变化，一些物种甚至自发重现年龄相关疾病，如一只18岁老虎的脑萎缩证据。

三、伴侣动物（猫、狗）的价值

伴侣动物如猫和狗也具有重要研究价值。它们寿命较长，接受定期兽医护理，且像人类一样，一些猫和狗在晚年表现出认知衰退的迹象。与小鼠不同，猫和狗自发发展出阿尔茨海默病的标志物——脑斑块和缠结。因此，在猫和狗中证明有效的治疗更有可能转化到人类。

四、环境因素与基因的相互作用

环境因素如压力、运动、社交互动和围栏大小，与基因相互作用，影响大脑健康。例如，压力可诱发抑郁和焦虑样行为，运动促进脑健康，社交互动改善心理健康，而围栏大小影响刻板行为。机器学习技术有助于处理大数据，找出对健康衰老和疾病进展重要的基因和环境因素。

五、跨物种年龄对齐工具：Translating Time

Translating Time是一种跨物种年龄对齐工具，帮助科学家研究模型系统中的生物学功能障碍如何映射到人类，以及如何利用人类信息支持动物健康。该工具对于比较不同物种的衰老和疾病进程至关重要。

六、资金挑战

目前，美国国立卫生研究院（NIH）的资金严重集中在小鼠模型上，而收集大量遗传和表型信息需要实质性投资和研究社区的认可。为了充分利用动物园动物和伴侣动物的潜力，需要改变资金分配策略。

七、结论：单一物种不足以回答复杂疾病问题

单一物种不太可能为复杂人类疾病提供确定性答案。结合来自多个系统和不同环境的见解将是增强人类和动物脑健康的最佳途径——每个物种都为生物医学挑战提供不同且互补的见解。成功利用这些信息需要跨物种整合信息的新工具。

核心信息：

• 小鼠模型在复制人类疾病复杂性方面有限。
• 动物园动物（狮、虎、熊）与人类共享久坐、超重、长寿、抑郁、焦虑等特征。
• 一些动物园动物接受与人类相同的抗抑郁药治疗。
• 猫和狗自发发展阿尔茨海默病标志物（斑块和缠结），是更好的转化模型。
• 环境因素（压力、运动、社交、围栏大小）与基因相互作用影响脑健康。
• Translating Time工具跨物种对齐年龄。
• 需要跨物种整合，但NIH资金目前严重集中在小鼠。