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你可能听说过,我们的肠道里有很多细菌,它们对我们的健康有很大的帮助。 它们可以帮我们消化食物,给我们提供维生素,保护我们免受感染,还可以调节我们的免疫系统。但是你知道吗?这些细菌不仅能影响我们的身体,还能影响我们的大脑!
最近,《 科学 》杂志上发表了一项新研究。 这项研究是由美国 加州理工学院 和 哈佛医学院 的科学家们合作完成的。 他们发现了一个惊人的事实: 我们的 大脑 可以和 肠道 细菌直接对话!
怎么可能呢? 原来,当我们吃东西时,肠道 里会有一些细菌被消化掉或者因为缺氧而死掉。 这些死掉的 细菌 会释放出一些碎片,比如 LPS 和 DNA。 这些碎片就像是 肠道细菌 给大脑发送的信息: 告诉大脑我们吃了多少东西,以及吃了什么样的东西。
这些信息是怎么传到大脑里去呢? 在我们大脑中有一种特殊的 神经元 ( 神经元就是传递信息和指挥动作的细胞 ) 叫做 下丘脑 神经元,这种神经元有一种特殊的功能: 它们可以感知血液中的 LPS 和 DNA。 当它们感知到这些信号时,它们就会改变自己的活动状态,从而影响我们对 食物 和 能量 平衡的需求。 比如,当我们吃了很多 高热量 的食物时,肠道里会有很多 LPS 和 DNA 释放出来。 这些信号会被 下丘脑 神经元感知到,然后 下丘脑 神经元就会告诉我们: 你已经吃够了,不要再吃了! 这样就可以防止我们过度进食,导致肥胖。 反之,当我们吃得很少或者饿了很久时,肠道里会有很少的 LPS 和 DNA 释放出来。 这些信号也会被 下丘脑 神经元感知到,然后 下丘脑 神经元就会告诉我们:你还没有吃够,快去找点东西吃吧! 这样就可以促进我们进食,保持能量平衡。
科学家们还发现了一个更加奇妙的事情:不同种类的 细菌 释放出来的 LPS 和 DNA 是不一样的。 也就是说,大脑不仅能感知到我们吃了多少东西,还能感知到我们吃了什么样的东西! 比如,当我们吃了富含 纤维素 和 益生菌 的食物时 ( 比如水果、蔬菜、酸奶等 ),肠道里会有一些 好细菌 增长起来。 这些 好细菌 释放出来的 LPS 和 DNA 是一种温和而友好的信号。 这些信号会被 下丘脑 神经元感知到,然后 下丘脑 神经元就会告诉我们: 你吃得很健康,继续保持吧! 这样就可以增强我们的免疫力,预防一些疾病。 反之,当我们吃了很多 高油高糖 的食物时 ( 比如汉堡、薯条、可乐等 ),肠道里会有一些 坏细菌 增长起来。 这些 坏细菌 释放出来的 LPS 和 DNA 是一种强烈而敌对的信号。 这些信号会被 下丘脑 神经元感知到,然后 下丘脑 神经元就会告诉我们: 你吃得太差了,赶紧改变吧! 这样就可以引起我们的不适感,警示我们要注意饮食。
这个发现真是太神奇了!它说明了我们的 大脑 和 肠道细菌 之间有一种直接而快速的交流方式。 它不需要依靠其他的中介物质,比如 激素 或者 免疫因子。它也不需要依靠其他的连接方式,比如 突触 或者 神经网络。 它就像是一个无线电通讯系统,只要有合适的频率和受体,就能实现信息的传递和接收。 这种交流方式可能不仅存在于 下丘脑 神经元和 肠道细菌 之间,还可能存在于其他部位的神经元和其他类型的微生物之间。 比如,我们的皮肤、呼吸道、泌尿道等地方,也都有很多微生物存在。 它们也可能和我们的大脑有着直接的对话。这为我们探索 大脑 和 微生物群 之间的复杂关系提供了新的视角和方法。
这项研究也给我们带来了一些新的启示和希望。 比如,它可以帮助我们更好地理解和治疗一些与进食和能量代谢相关的疾病,比如 肥胖、厌食、糖尿病、心血管病等。 如果我们能够通过调节 肠道细菌 或者 下丘脑 神经元上的受体,来改变大脑对食物和能量平衡的需求,那么我们就可能能够预防或治愈这些疾病。
当然,这项研究还有很多不足和局限。 比如,它只是在小鼠模型中进行了实验,并没有在人类中验证。 它只是观察了 下丘脑 神经元对 LPS 和 DNA 两种分子信号的反应,并没有考虑其他可能存在的分子信号。 它也没有深入探讨 下丘脑 神经元,如何与其他大脑区域或身体系统协调工作等等。
因此,我们还需要更多的实验和数据来支持和完善这项研究。但无论如何,这项研究已经为我们打开了一个新奇而有趣的角度。
会“ 思考 ”的 肠 和 脑: 神奇的 脑肠 互动机制
最近,肠道 与 大脑 频繁进行资讯交换这一结论受到广泛关注。我们认识到,包括细菌活性在内,如果 肠道 的整体功能紊乱,人的身心健康就会受到影响,也可能导致认知症、忧郁症 和 自闭症。本文请 大肠激躁症 的权威专家、东北大学 心疗内科 的 福土审教授,为我们讲解 肠道 和 大脑 的互动机制。
大脑 和 肠道 的密切关系
“ 在很长时间内,人们一直认为大脑是深不可测的高级器官,而肠道只不过是消化系统末端的脏器之一,是为消化和排泄而存在的低级器官。但是现在我们认识到,大脑与消化道、肠道之间有著密切的联系,无论联系过度还是缺乏,都会引发各种疾病。” 东北大学心疗内科的 福土教授 这样说。
大脑 和 肠道 相互交换资讯的现象叫做“ 脑肠互动 ”,据 福土教授 介绍,近年来研究发现,肠道 并不是只执行 大脑 发出的指令,它是一个自行做出判断并付诸行动的脏器。肠道 的状态传递给大脑,脑肠 互动过度或缺乏,都会引发喜怒哀乐和好恶倾向等心理状态的变化。正因如此,福土教授 才强调“ 有必要重新审视消化道、肠道和大脑的关系 ”。
大肠激躁症 的病因在于 大脑 和 肠道 的关系
大脑 通过植物神经系统 ( 交感神经系统和副交感神经系统 )、肠神经系统 ( 消化道神经网路 )、激素物质等对肠道产生影响。这些神经里,有一种是直接连接大脑和肠道的迷走神经,属于副交感神经系统。迷走神经有九成作用是自下而上将肠胃的讯号传递给大脑。
脑肠 互动机制受损后容易诱发一种疾病,即 大肠激躁症 ( IBS )。临床诊断不出消化道功能异常,这种疾病是在社会压力的影响下发病甚至恶化的。当人感觉到精神紧张或压力过大时,会出现腹痛症状,或是便秘、腹泻和腹痛的症状反复出现,严重降低生活品质。
“ IBS 虽然有肠道症状,却是典型的与精神压力相关的疾病。这种疾病在已开发国家很常见,日本大约 10个人 里就有 1个 受这种疾病的折磨。”
福土教授 团队对 ① IBS 患者 ② 有症状却没意识到自己生病的人 ③ 健康者这 3类 对象进行调查,发现与健康者相比,有症状的人和 IBS 患者 更容易患 忧郁症 和 焦虑症。 IBS 患者即使失败了,也倾向于因循守旧、抱残守缺。而且其中很多人还患有述情障碍,与自闭症患者的性格有共同之处,他们因为无法用语言准确表述自己的情绪,所以也很难理解他人的情绪,容易感到精神压力。
在腹中共生的微生物
在压力适应度和 肠道细菌 之间的关系方面,我们知道了消化道的讯号传递到大脑后,会引起各种变化。
最新研究表明,肠道 通过跟寄生其中的微生物发生相互作用,影响到人们的喜怒哀乐、对疼痛的反应,以及社会性行为。甚至已经证实,这是人们在决定“ 吃什么 ”“ 跟什么样的人交往 ”时的一个重要因素。因此脑肠互动也可以称之为“ 脑—肠—肠道细菌互动 ”。
以往难以实现的 微生物 DNA 分析,在进入 2000年 后可快速完成,且成本降低,人类与哪些微生物共生逐渐变得清晰起来。
成年人的体内大概有逾 100兆个 微生物长期共生。其中 九成 寄生于肠道黏膜和细胞上,叫作“ 肠道细菌 ”。胎儿在通过产道的过程中或通过母乳等途径,从母亲那里继承了肠道细菌,这些细菌随著身体的生长发育一点点增加,大概到 3岁时,其种类基本固定下来。据说,成年人的肠道细菌有 约1000种,数量达到 100兆 以上。
肠道细菌 以人类食物中的营养元素为食不断增殖,将之代谢后,在肠道内生成各种物质。其中尤为重要的一种便是神经递质血清素。90% 的血清素都在肠道内,大脑里只有 2%。肠道会产生一种形成血清素必须的 氨基酸,即 色氨酸。色氨酸 经转化后形成 大脑血清素。当大脑血清素不足时,就可能使 忧郁症 加重,或使病程变长。而且现在已经明确,增加肠道内益生菌后,有“ 幸福激素 ”之称的大脑催产素的分泌量会增加。
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