Att avkoda hästens gångarter: AI, genomik och rörelsens biologi
NYCKELPUNKTER- Genom att studera naturligt gångartsspecialiserade hästraser, såsom peruansk paso och colombiansk paso, vill vi öka förståelsen för rörelseförmåga, nervsystemets funktion och genetiken bakom koordinerade rörelser hos däggdjur
Översikt
Medverkande
Mer relaterad forskning
Kort om projektet
Nervsystemet samordnar rörelser med en enastående precision, men de genetiska mekanismerna bakom skillnader i rörelsemönster är fortfarande dåligt förstådda. Detta projekt kombinerar AI, bärbara rörelsesensorer, genomik och evolutionsbiologi för att kartlägga hur gener påverkar rörelse hos hästar.
Varför studera hästens gångarter?
Att gå, springa och utföra andra former av rörelse kräver en exakt kommunikation mellan hjärnan, ryggmärgen, nerverna och musklerna. Trots att rörelse är en grundläggande del av vardagen vet vi förvånansvärt lite om hur genetisk variation påverkar samordningen av komplexa rörelsemönster.
De peruanska och colombianska paso-hästarna utgör unika naturliga modeller för att studera dessa frågor. Dessa raser är kända för sina mjuka och mycket specialiserade gångarter, vilka har formats genom århundraden av riktad avel. Även om erfarna domare kan skilja mellan många olika gångarter är vissa skillnader så subtila att de närmar sig gränsen för vad människans syn- och hörselförmåga kan uppfatta. Detta gör dessa hästar idealiska för att utveckla objektiva metoder för att mäta och förstå rörelseförmåga.
Vår forskning
Vår forskning kombinerar bärbara rörelsesensorer, artificiell intelligens (AI), maskininlärning och genomik för att skapa objektiva mätningar med hög upplösning av hästars rörelsemönster. Hundratusentals individuella steg registreras och analyseras, vilket gör det möjligt att upptäcka subtila skillnader i rörelse som är svåra – eller omöjliga – för det mänskliga ögat/örat att identifiera.
Genom att kombinera dessa detaljerade rörelsedata med genetisk information kan vi identifiera de genetiska varianter som påverkar gångarter, koordination och motorisk kontroll. Projektet har redan identifierat nya genomiska regioner kopplade till olika gångmönster, vilket visar att komplexa rörelser styrs av flera gener snarare än av en enskild mutation.
En viktig upptäckt är en tidigare okänd genomisk region som innehåller gener som ATP2B2 och SRGAP3, vilka båda är involverade i nervsystemets utveckling och motorisk koordination. Resultaten visar att flera neurologiska signalvägar bidrar till skillnader i gångarter, oberoende av den välkända DMRT3-mutationen, ofta kallad ”gångartsgenen”. Detta breddar vår förståelse av den genetiska arkitekturen bakom rörelseförmåga.
Utöver identifieringen av gener är det långsiktiga målet att utveckla objektiva, datadrivna verktyg som kan stödja avelsbeslut, bidra till bevarandet av unika gångartshästraser och skapa nya möjligheter att mäta komplexa rörelseegenskaper.
Varför är detta viktigt?
Vår hypotes är att den stora variationen av hästars gångarter uppstår genom samspel mellan flera gener som reglerar nervsystemets utveckling och funktion. Genom att kombinera AI och genomik kan vi upptäcka subtila skillnader i rörelsemönster och direkt koppla dem till deras genetiska bakgrund.
Forskningen kommer att bidra till mer objektiva metoder för att utvärdera gångarter inom hästavel och hjälpa till att bevara unika rörelseegenskaper hos specialiserade hästraser. Samtidigt ger projektet grundläggande kunskap om hur däggdjurens nervsystem styr samordnade rörelser.
Eftersom många av de identifierade generna har liknande biologiska funktioner hos människor och andra däggdjur kan resultaten även bidra till ökad förståelse av nervsystemets utveckling, motorisk koordination och rörelsestörningar. Mer generellt visar projektet hur naturlig variation hos tamdjur kan ge grundläggande biologiska insikter med betydelse för veterinärmedicin, neurovetenskap och humanmedicin.
Samarbeten
Förutom den svenska partnern vid Sveriges lantbruksuniversitet finns även följande med i projektgruppen:
Miguel Novoa-Bravo, miguelnovoa@geancol.com (colombiansk partner)
Ilse Silvia Cayo Colca, icayo.fizab@untrm.edu.pe (peruansk partner)