我们的大脑和消化道之间持续进行着沟通。当这种沟通出现问题时，可能会导致各种疾病和障碍。
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它影响你的情绪、睡眠，甚至你锻炼的动力。有令人信服的证据表明，它是帕金森病的起点，并可能导致长期新冠的认知效应。而它位于大脑下方约两英尺处。
肠道在我们的健康中显然起着重要作用，通过消化我们吃的食物并提取营养。但科学家们越来越意识到，我们的消化系统对整体健康的影响更为广泛。肠道对健康影响的一个引人注目的方面是其对大脑的直接影响和沟通，这一通道被称为肠道-大脑轴。
通过直接从连接大脑和肠道的迷走神经发出的信号，以及从我们肠道微生物和从肠道到身体其他部位的免疫细胞分泌到血液中的分子，我们的大脑和消化道之间持续进行着沟通。当这种沟通出现问题时，就会导致疾病和障碍。
肠道感觉
肠道-大脑连接是大脑形成身体内部图景的关键部分，这一现象被称为内感受。斯坦福医学院病理学助理教授Christoph Thaiss博士解释说，在神经科学中，对外部感知的研究历史悠久。我们对用来感知周围环境的五种感官及其如何将外部状态（光子、声波、味觉分子）转化为大脑中的电信号有相当好的理解。
“这些分子对于大脑了解体内发生的情况极其重要，然后据此调节生理状态。”Thaiss说。
但当我们谈到模糊的内部情况时，科学界仍然知之甚少。我们不知道内感受涉及多少种感觉。科学家们仍然不清楚体内的感觉神经元解剖结构，哪些神经连接哪些组织。研究人员刚刚开始发现一些参与内部感觉的分子。他们所知道的是，许多这些分子起源于肠道，无论是代谢产物还是肠道细菌的分泌物。
迷走神经和长期新冠
Thaiss与斯坦福医学院的Maayan Levy博士（病理学助理教授）合作，正在探索长期新冠期间受损的肠道-大脑信号如何导致认知问题，如脑雾和记忆丧失。
在2023年发表的一项研究中，科学家们发现长期新冠与体内天然血清素水平的降低有关。血清素是一种在大脑和肠道中产生的信号分子，它影响情绪、睡眠和记忆。在身体的其他部位，血清素在生理上也起着作用，但Thaiss和Levy发现肠道产生的血清素也能影响大脑。
在模仿人类长期新冠的小鼠模型中，迷走神经的活动减少。这些动物还表现出与人类长期新冠相似的记忆和其他认知缺陷。当科学家用氟西汀（百忧解）治疗这些小鼠时，一种提高大脑和身体血清素水平的抗抑郁药，这些动物恢复了全部的认知能力。
在这项研究之前，科学家们还在争论SARS-CoV-2如何导致认知问题，因为尚不清楚该病毒是否会突破血脑屏障。但Thaiss和Levy的研究表明，这种疾病可能通过迷走神经直接对大脑产生影响，无论病毒是否进入大脑。研究人员现在希望调查通过电刺激迷走神经（一种FDA批准用于癫痫和难治性抑郁症的治疗方法）是否可以缓解长期新冠的认知症状。
“在过去，我们认为认知或其他大脑活动特征仅涉及大脑本身，”Thaiss说。“现在我们明白，有如此多的方式可以通过外围组织影响大脑，包括胃肠道，人们越来越多地考虑使用这些外围组织作为大脑功能的远程控制。”
肠道生态系统
肠道对大脑的许多影响似乎是由肠道微生物群驱动的，这是居住在我们消化道中的有益细菌和其他微小生物的集合。将肠道细菌引入无菌小鼠已被证明可以减少动物的焦虑行为，而将患有抑郁症的人类粪便移植到大鼠体内则加剧了抑郁和焦虑样行为。
“任何经历过压力并对肠道蠕动产生影响的人都以一种清晰的方式体验到了这一点。”Justin Sonnenburg教授说，他是微生物学和免疫学教授。
Thaiss领导的一项2022年的研究发现，小鼠的肠道微生物群影响它们的运动动机。研究小组发现，在一个多样化的小鼠群体中，那些更倾向于在跑步轮上跑步的小鼠具有不同的微生物群。当研究人员通过粪便移植交换微生物群时，动物的运动热情也随之改变。科学家们追踪到这种差异是因为运动爱好小鼠的微生物产生的某些脂肪酸代谢物；这些分子反过来刺激肠道中的神经，向大脑发送信号以产生多巴胺，这是一种与愉悦相关的脑激素。
一个人的心理健康也可以影响他们的肠道健康。心理压力已被证明会影响肠道微生物群的组成，这可能是间接的（压力大的人可能会转向以舒适食物为主的饮食，从而改变他们的微生物群组成），也可能是直接的，通过从大脑传递到肠道的分子信号，导致某些细菌物种生长和分裂，而其他细菌则会消亡。压力通常与肠道中的“促炎”细菌种类相关。
“存在一条双向街道，我们的肠道微生物可以与我们的大脑对话，我们的大脑也可以与我们的肠道微生物对话。”Sonnenburg说。“任何经历过压力并对肠道蠕动产生影响的人都以一种清晰的方式体验到了这一点。”
虽然我们还没有达到通过改善微生物群来专门增强大脑功能的目标，Sonnenburg说，但我们知道如何保持肠道总体健康。他在2021年领导的一项研究表明，给人们提供富含发酵食品的饮食可以增加他们肠道微生物群的健康多样性，并降低整体炎症水平。高纤维饮食也被证明可以支持健康的肠道微生物群。
疾病的发源地
肠道也可能是一些脑部疾病的起源。在帕金森病中，一种影响大脑运动神经元的神经退行性疾病，肠道问题如便秘和胃灼热先于运动症状出现数年甚至数十年。研究人员发现帕金森病患者的肠道微生物群存在差异。哈佛大学研究人员2024年的一项研究发现，上消化道损伤（如GERD或慢性溃疡）会在多年后增加患帕金森病的风险。
帕金森病的特点是在大脑中聚集了一种错误折叠的蛋白质，称为α-突触核蛋白，类似于阿尔茨海默病中的淀粉样斑块。这些蛋白质簇，称为Lewy小体，可能起源于肠道——研究表明，错误折叠的蛋白质可以直接通过迷走神经从肠道传送到大脑，而切断迷走神经（一种罕见的严重溃疡手术治疗）的人患帕金森病的风险较低。我们肠道中的一些细菌物种会产生一种非常类似于错误折叠的α-突触核蛋白的蛋白质，称为卷曲纤维。动物研究表明，卷曲纤维可以引发α-突触核蛋白的错误折叠，暗示这种疾病可能起源于微生物群的功能障碍。
斯坦福医学院血液学和遗传学教授Ami Bhatt博士和神经学教授Kathleen Poston博士正在领导一个项目，研究肠道微生物群和免疫系统如何相互作用推动帕金森病的发展。在Bhatt实验室中，包括Meena Chakraborty和Bianca Palushaj博士在内的研究人员收集了100多名帕金森病患者和匹配的健康对照组的粪便和血液样本，通常是患者的伴侣或配偶。比较生活在同一家庭的人将使研究人员能够专注于疾病对微生物群和免疫系统的影响，因为许多环境差异将被消除。
你的第二个大脑
肠道还包含人体除大脑外最大的神经元数量——超过1亿个神经元从食道延伸到肛门。这些细胞构成了所谓的肠神经系统，一些科学家将其称为“第二大脑”。
“这个系统不仅维持肠道的运作，还在健康和疾病中发挥核心作用，甚至可能影响我们对心智的体验。”Julia Kaltschmidt副教授说。
肠神经系统比其他外周神经更像大脑，因为它由许多不同类型的相互交流的神经元组成，而其他外周神经主要负责大脑与身体之间的通信。事实上，肠道神经系统可以独立运作。
科学家们发现，如果他们移除动物的肠道并将其浸泡在一种特殊液体中以保持神经元存活，肠道将继续收缩，从上到下推动其内容物。
Kaltschmidt和她的团队设计了3D打印的合成小鼠粪便颗粒，以量化肠道移动物质的能力。他们正在研究某些基因如何在胚胎发育过程中影响肠道神经元的模式，以及这些神经元的活动如何影响肠道的传输速度。
他们在最近的一项研究中发现，刺激某些长神经元——“这些神经元在其解剖结构上非常出色，”Kaltschmidt说——显著加快了脱离身体的肠道中颗粒的移动速度。Kaltschmidt希望在此基础上开发出一种“肠道起搏器”，以刺激这些神经并缓解随着年龄增长和某些疾病而伴随的慢性便秘。
“进食和消化实际上是自由移动和思考的有机体的核心，我们越来越认识到肠神经系统在这个更广泛意义上的重要性，”Kaltschmidt说。“这个系统不仅维持肠道的运作，还在健康和疾病中发挥核心作用，甚至可能影响我们对心智的体验。”
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