肠道细菌如何控制你的大脑 - 硒与微生态

照顾好生活在我们肠道中的大量细菌、真菌和其他微生物可能有助于我们思维更清晰，甚至为治疗心理健康状况提供新方法。

你的肠道是一个繁忙而繁荣的异类殖民地。它们的数量达到数万亿，包括数千种不同的物种。这些微生物中的许多，包括细菌、古菌和真核生物，早在人类之前就已存在，与我们共同进化，并且现在已经超过了我们自身细胞的数量。事实上，科克大学解剖学和神经科学教授约翰·克雷恩在一次TEDx演讲中颇为惊人地表示："当你上厕所并排出一些这些微生物时，想想：你正在变得更'人性化'。"

这些微生物军团统称为"微生物群"——它们在维持我们的身体健康方面发挥着重要作用，从消化和新陈代谢到免疫功能。它们还产生人体自身无法制造的重要化合物。

但如果它们也有通往我们大脑的热线呢？在我们的新书《你思考得清晰吗？》中，我们探讨了影响和操纵我们思维方式的数十种内外因素，从遗传、个性和偏见到技术、广告和语言。结果发现，将我们身体作为家园的微生物可能对我们大脑有着惊人的控制力。

在过去的几十年里，研究人员开始发现令人好奇、引人入胜——有时甚至是有争议的——证据，表明肠道微生物群不仅通过帮助从食物中释放营养来保持大脑的最佳工作状态，还可能帮助塑造我们的思想和行为。他们的发现甚至可能加强我们对各种心理健康状况的理解，并为从抑郁症和焦虑症到精神分裂症的治疗提供新方法。

尽管这幅图景还远未完整，但在新冠大流行之后，大流行对全球许多地区人们的心理健康产生了有害影响，解开这个谜题可能比以往任何时候都更加重要。

这一研究领域的一个关键起源故事发生在北美荒野——请注意，阅读起来可能会让人心烦意乱。1822年，一名叫亚历克西斯·圣马丁的年轻商人正在密歇根州现在的麦基诺岛上的一家贸易站外闲逛，一支火枪意外地在他旁边走火，从不到一码（91厘米）的距离向他的一侧开火。他的伤势非常严重，部分肺部、部分胃部和当天早餐的大部分都从他左侧的伤口中流了出来。死亡似乎不可避免，但一名叫威廉·博蒙特的陆军外科医生骑马赶来救了圣马丁的命，尽管这花了一年多的时间和多次手术。

然而，博蒙特无法修复的是他患者胃部的洞。这个持续的瘘管将作为事故的残酷持久遗产，但博蒙特不会放过任何好机会——无论多么令人不快。意识到这个洞为人类肠道提供了一个独特的窗口，他花了数年时间研究圣马丁消化的复杂性。圣马丁在多大程度上是自愿的志愿者还存在争议，因为博蒙特在对他进行研究的同时雇用他作为仆人——这种模糊的安排几乎可以肯定在今天不会被认为是合乎伦理的。然而，在博蒙特对圣马丁肠道的研究中，他发现肠道会受到其主人情绪（如愤怒）的影响。

通过这一发现，后来被誉为"胃生理学之父"的博蒙特触及了"肠道-大脑轴"的概念——肠道和大脑并非完全独立，而是相互作用，一个影响另一个，反之亦然。现在我们知道，我们肠道内的微生物使这一过程变得更加复杂和非凡。

"越来越多的研究表明，肠道微生物组可以影响各种不同动物的大脑和行为，"加州大学洛杉矶分校整合生物学和生理学副教授艾琳·萧表示。

"在医学上，我们倾向于将身体分隔开来，"克雷恩说。"所以，当我们谈论大脑问题时，我们往往只考虑颈部以上。但我们需要从进化角度来考虑。重要的是要记住，微生物在人类存在之前就已存在，所以我们与这些'互利的朋友'共同进化。大脑存在之时，从未没有来自微生物的信号。"

"如果这些信号实际上在决定我们的感受、行为和行动方式方面非常重要呢？我们能否通过治疗手段调节这些微生物以改善思维、行为和大脑健康？"

萧是这一领域的领军人物之一，她在加州大学洛杉矶分校的实验室探索了这些微生物可能在从胎儿大脑发育到认知和神经系统疾病（如癫痫和抑郁症）等各个方面所起的作用。她还研究了这些微生物可能影响我们大脑和思维的方式。

"特定的肠道微生物可以通过影响大脑的免疫系统来调节，也可以产生直接向神经元发出信号以调节其活动的分子，"她说。"我们发现肠道微生物可以调节神经元的早期发育，从而对大脑回路和行为产生持久影响。我们还发现，在较短的时间尺度上，肠道微生物可以调节生化物质（如血清素）的产生，这些物质积极刺激神经元活动。"

事实上，研究表明我们的微生物可能通过多种途径与我们的大脑交流，从免疫系统到生化物质。另一个候选者是迷走神经，它充当我们大脑和内部器官（包括肠道）之间的超高速"互联网连接"。例如，名为"鼠李糖乳杆菌JB1"的细菌似乎能改善焦虑和抑郁小鼠的情绪。然而，当沿着迷走神经传递的信号被阻断时，这种有益效果就会消失，这表明细菌可能正在使用迷走神经作为通信途径。

该领域的大部分研究是在小鼠（和其他小型动物）上进行的。当然，小鼠不是人类。但鉴于在微生物信号与人类思维和行为变化之间建立因果关系的惊人复杂性，动物研究为细菌和大脑之间奇怪的相互作用提供了一些引人入胜的见解。例如，研究表明，无菌大鼠和小鼠（那些在无菌条件下饲养、没有任何微生物群的）比那些有完整微生物群的更容易焦虑，社交能力较差。无菌小鼠和那些接受抗生素的小鼠也被发现更加活跃，更容易冒险，学习或记忆能力较差。可以减少动物体内微生物群的抗生素也会减少斑马鱼的群集行为，而益生菌则会增强这种行为。

当然，人类大脑比啮齿动物或鱼类要复杂得多，但它们确实有一些相似之处，可以提供线索。合乎逻辑的是，无论它们生活在哪里，细菌都可能受益于帮助它们的宿主更合群、更少焦虑。例如，通过与其他人的互动，我们帮助我们的细菌传播。无论它们是否真的在操纵我们，对我们的微生物来说，让它们的环境尽可能有利于生存符合它们的进化利益。

但交流的微生物、聚集的斑马鱼或友好的小鼠真的重要吗？研究人员希望是的。最终，对这些过程的更好理解可能引导我们走向突破性的新治疗方法，用于一系列心理健康状况。

"我们创造了'精神益生菌'这个术语，用于指[基于微生物群的]对人类大脑有益的干预措施，"克雷恩说。"这些精神益生菌方法越来越多。"

当然，也有注意事项。虽然某些细菌菌株似乎对人类思维有积极影响，但许多其他菌株没有，研究人员尚未明确确定原因——以及如何影响。人类也难以理解，当涉及到思维和心理健康时，还有无数其他因素在起作用，从遗传和个性到我们周围的环境。

"我们需要更多大规模的人类研究来考虑这些个体差异，"克雷恩说。"也许不是每个人都会以相同的方式对单一细菌做出反应，因为每个人的基础微生物群本来就略有不同。"

不过，撇开免责声明不谈，更多的研究可能会带来新的希望。"好消息是你可以改变你的微生物群，而你不能做太多来改变你的遗传——除了责怪你的父母和祖父母，"克雷恩补充道。"你可以修改微生物群的事实可能赋予你对自己健康结果的自主权。"事实上，益生菌和益生元补充剂、简单的饮食改变，如多吃发酵食品和纤维——甚至可能是冥想——可以帮助改变我们的微生物群，从而有益于我们的思维。

牛津大学精神病学系副教授菲利普·伯内特指出，许多心理健康状况与微生物群的变化有关。通常，这种失衡或"生态失调"的特征是某些细菌数量减少，特别是那些在分解肠道纤维时产生短链脂肪酸（如丁酸盐，人们普遍认为丁酸盐能改善大脑功能）的细菌。

事实上，2019年，当时在比利时鲁汶大学的微生物学家米雷亚·瓦莱斯-科洛默及其同事进行的一项研究发现，这些产丁酸盐细菌与幸福感之间存在相关性。具体来说，研究人员在研究中指出："产丁酸盐的粪杆菌和粪球菌细菌与更高的生活质量指标一致相关。与戴阿斯特菌一起，粪球菌 spp. 在抑郁症患者中也减少，即使在纠正了抗抑郁药的混杂影响之后也是如此。"

关于肠道、大脑和微生物群之间交流的人类研究仍然相对较少。伯内特敦促谨慎："尚不清楚肠道细菌水平的变化是导致情绪低落的原因，还是因为抑郁的人可能会改变饮食习惯或吃得更少。"

尽管如此，他一直在探索益生元（促进细菌生长）和益生菌（活细菌）如何有一天被用作精神益生菌来培养"好"细菌群——并治疗各种心理健康状况。

例如，伯内特、同样在牛津大学的心理学家丽塔·白昂以及他们的同事在2019年进行的一项研究发现了一些特别有趣的发现。虽然该研究由一家生产益生菌细菌的公司资助，但它使用了随机、双盲、安慰剂对照试验——被认为是研究设计的黄金标准，在此期间，参与者和研究人员都不知道他们是否正在接受治疗。研究人员调查了多物种益生菌对轻度至中度抑郁症患者情绪处理和认知的影响。但该研究还使用患者健康问卷-9（PHQ-9）在实验前后监测他们的情绪，该问卷测量抑郁症的严重程度。

参与者没有服用任何其他药物，他们要么接受安慰剂，要么接受一种商业上可获得的益生菌——含有14种细菌，包括枯草芽孢杆菌、双歧双歧杆菌、短双歧杆菌和婴儿双歧杆菌，为期四周。

结果非常有趣，尤其是与安慰剂组相比，服用益生菌的参与者在主观情绪上有显著改善，根据PHQ-9，他们实际上变得不那么抑郁了。对参与者焦虑水平的测量也没有观察到变化。

这是一项小型（71名参与者）、短暂的研究，需要更多研究来证明因果关系。但这是早期迹象，表明"精神益生菌"可能有一天对抑郁症患者有帮助——特别是那些不愿寻求医疗帮助或服用传统抗抑郁药的人，伯内特说。事实上，精神益生菌不会取代现有药物——但最终可能提供有用的辅助治疗。

"它们不会让每个人都更快乐，"伯内特说，但益生菌有一天可能补充更成熟的心理健康治疗。"时间会证明我们是否会有精神益生菌，"他补充道。"但该领域确实在向前发展……这个研究领域主要由动物研究主导，因此我们需要使用更多参与者进行更多人类研究。"

但精神益生菌的潜力已经激发了人们的想象力。

"我们也吸引了公众的极大兴趣，"伯内特补充道。"人们对用天然补充剂维持健康和幸福非常感兴趣，鼓励有益细菌生长以支持心理健康已经激发了公众的想象力。尤其是现在，由于大流行，人们更加焦虑和抑郁。"

伯内特还与艾米·柴静青等人一起探索了这些微生物可能在精神病中扮演的角色——以及益生元（帮助促进肠道细菌生长）是否可能帮助精神病患者思维更清晰。

许多人都知道精神病可能导致幻觉、妄想和脱离现实。但精神病患者也经常在注意力、记忆和解决问题等认知功能方面遇到困难，这可能会影响他们保住工作和维持关系的能力。虽然药物可用于治疗幻觉和妄想，但改善患者认知障碍已被证明更加困难。

然而，伯内特和柴静青进行的双盲、安慰剂对照交叉研究表明了一种可能的前进方向。"我们发现，给精神病患者服用益生元确实根据临床量表改善了认知功能，"伯内特说。

研究开始时，参与者正在服药且没有精神病症状——但仍然经历着精神病典型的认知障碍。在12周内，他们在一段时间内服用益生元或安慰剂，同时随着时间的推移测量他们的新陈代谢、免疫力和认知障碍程度。12周结束后，他们被调换，因此两组在益生元和安慰剂上都有相等的时间。

效果虽小但显著。益生元改善了整体认知功能，特别是注意力和解决问题的能力，导致研究人员得出结论，这种改善足以提高社会和心理健康。没有证据表明参与者的免疫力或新陈代谢发生变化，因此尚不清楚益生元如何触发这种效果。但这是理解我们的微生物群与心理健康之间关系以及开发影响我们思维的障碍的新治疗方法的又一小步。

还有迹象表明，肠道微生物群可能更广泛地影响认知技能。众所周知，抗生素会破坏肠道微生物群，但它们会影响我们的认知吗？最近一项研究监测了14,542名在英国NHS工作的女护士的健康和幸福状况多年，发现那些长期使用抗生素（超过两个月）的人在学习、工作记忆和注意力任务等认知测试中得分低于那些没有服用此类药物的人。重要的是，当七年后随访时，服用过抗生素的女性的认知能力略差。尽管这只是一个相关性，但研究人员认为这可能是由于抗生素引起的肠道变化。

然而，要充分理解这一点，还有很长的路要走。这是一个迷人但高度复杂的领域，研究需要资金。然而，回报可能是深远的。"到目前为止，只有少数特定的微生物被研究过，"萧说。"这不一定是因为它们最重要，而是因为我们作为科学家还有很多工作要做，才能真正理解肠道中微生物的巨大多样性以及它们如何单独和作为社区发挥作用。"

"我最兴奋的是有机会揭示新的机制理解，了解我们和我们的微生物共生体如何共同努力促进健康和阻止疾病。"

与此同时，也许我们都应该更多地关注我们的微生物群。高纤维的地中海饮食，特别是来自蔬菜的纤维，可能是一个不错的起点。发酵食品，如泡菜和开菲尔（一种发酵乳饮料）也可能有益。例如，在一项有45名参与者的小型研究中，克雷恩及其同事表明，那些被安排在包含大量纤维、益生元和发酵食品（如洋葱、酸奶、开菲尔和酸菜）饮食中的人，报告的压力感低于对照组。

"我喜欢发酵食品的一点是，它们使科学民主化，"克雷恩说。"它们真的不贵，你不必从某个花哨的商店得到它们。你可以自己做。在这个领域，我们希望为所有社会经济阶层的人提供心理健康解决方案。"

我们与微生物群的关系"有点像一个联邦，"克雷恩补充道。"这些微生物是我们的 fellow travellers。"为了我们身体和心理健康，我们最好记住这一点。