肠道微生物可能在老年认知衰退中扮演角色，临床前研究指出它们影响消化道与大脑之间的信号传导。
发表在《自然》杂志上的小鼠研究结果表明，微生物组中的一种细菌物种通过产生中链脂肪酸影响大脑功能。
具体而言，它通过激活肠道内的免疫系统髓系细胞产生炎性分子，从而驱动认知衰退。
这些炎性分子影响沿迷走神经上达至大脑的神经信号，尤其是与学习记忆相关的海马体区域。
因此，改变肠道内微生物的平衡能够改变脑活动，并可能影响认知衰退，这或许可以解释地中海饮食及其他健康饮食模式的保护作用。
加州理工学院的研究人员Yi-Ting Cheng博士和Sarkis Mazmanian博士在一篇随附的“新闻与观点”文章中评论道：“Cox及其同事的工作支持了一个新兴概念：生活方式和微生物干预可能为应对认知障碍的负担提供机会，尤其是在人类寿命延长的情况下。”
他们补充说：“由于长期坚持饮食干预可能是其实施和采纳的严重障碍，了解肠道细菌影响认知的机制基础，可能催生针对衰老相关疾病的可操作且持久的微生物组治疗方案。”
该研究确定了一条通路，将肠道细菌戈氏副拟杆菌、中链脂肪酸、髓系细胞GPR84信号传导以及细胞因子TNF和IL-1β与迷走神经功能障碍及海马体新异反应减弱联系起来，这些都对衰老过程中的记忆衰退有贡献。
斯坦福大学的Christoph Thaiss博士及其同事发现，与年老小鼠同笼饲养的年轻小鼠会发展出“老年”微生物组，其肠道微生物与更年长动物相似。
虽然这并未影响年轻小鼠的整体健康，但确实损害了它们的短期记忆（表现为区分陌生与熟悉物体的能力）以及长期空间记忆（通过迷宫测试评估）。
当使用粪便移植将年老小鼠的微生物组样本转移到年轻小鼠体内时，也观察到对记忆的影响。
对微生物组的基因组分析显示，在小鼠一生中，几种细菌物种的相对丰度发生了变化，其中包括戈氏副拟杆菌随年龄增长而增多。
事实上，仅用戈氏副拟杆菌定植年轻小鼠就降低了认知表现，重现了“老年”微生物组的效果，表明特定细菌物种能够影响认知功能。
在携带老年微生物组的年轻小鼠中，大脑海马体显示出神经元激活减弱的迹象，表现为快速激活基因（即即早基因）表达下降。
这些发现通过检测海马体CA3、CA1及齿状回区域中cFos蛋白的存在得到确认。
用戈氏副拟杆菌定植年轻小鼠引起了类似的海马体激活减弱，而通过抗生素或无菌条件减少微生物则恢复了年老小鼠的记忆，这证明了微生物组变化与大脑活动之间的联系。
在检查肠道微生物组如何向大脑发送信号时，研究人员观察到年老小鼠的神经元激活减弱不仅限于海马体，还延伸至脑干的孤束核区域。将老年微生物组转移到年轻动物身上重现了这一结果。
在年轻小鼠中消融或抑制表达TRPV1蛋白的神经元功能，会损害海马体激活和新物体识别能力，而激活表达TRPV1的神经元则阻止了与年老小鼠同住的年轻小鼠海马体受损。
研究人员随后检查了激活表达PHOX2B和TRPV1蛋白的神经元的影响，这些神经元标记了迷走神经中的一组感觉神经元，迷走神经将身体的器官与大脑连接起来。
这一操作阻断了老年微生物组损害认知表现的能力，表明迷走感觉神经元是微生物组向海马体发送信号的物理途径。
实验室实验显示，戈氏副拟杆菌会产生中链脂肪酸，这些脂肪酸在定植了这种细菌的小鼠体内含量很高。
给年轻小鼠喂食这些中链脂肪酸导致记忆受损，以及迷走神经、孤束核和海马体活动减弱，与老年微生物组的效果相似。
中链脂肪酸可以通过受体蛋白GPR84发出信号，而缺乏该受体的小鼠对戈氏副拟杆菌引起的认知损伤具有抵抗力。
GPR84主要在髓系细胞上表达，清除这些细胞恢复了携带老年微生物组或接受中链脂肪酸处理的年轻小鼠的认知能力以及迷走神经和海马体功能。
研究人员总结道：“我们的发现强调了身体来源信号在认知中的重要性，并突出了内感受系统对抗与年龄相关的海马体功能和短期记忆衰退的能力。”
“因此，药理学激活内感受通路（我们称之为内感受模拟物）可能具有刺激大脑感觉输入、促进海马体记忆印迹形成的潜力。”
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