北卡羅萊納大學(xué)醫學(xué)院神經(jīng)學(xué)家RebeccaKnickmeyer，近一年主要研究30名新生兒生長(cháng)發(fā)育和腸道細菌的關(guān)系。最近她第一次見(jiàn)到這些可愛(ài)的小小受試者，并采用一系列行為和個(gè)性測試方法對他們進(jìn)行研究。其中一個(gè)測試是這樣的，讓受測試孩子的媽媽突然從孩子面前消失，然后和一個(gè)陌生人一起出現。另一個(gè)測試是用一些萬(wàn)圣節面具增加古怪的感覺(jué)。然后設法讓這些孩子在刺耳的磁共振成像機器中小睡，用機器對他們的大腦進(jìn)行掃描。

　　為研究這些孩子，Knickmeyer等對所有可能出現的情況都進(jìn)行了充分準備。Knickmeyer對研究這些孩子充滿(mǎn)興趣，過(guò)去曾經(jīng)研究過(guò)他們的腸道內微生物，包括細菌和病毒的類(lèi)型。她的研究項目是“糞便研究”，主要觀(guān)察腸道微生物對兒童大腦發(fā)育的影響。

　　研究進(jìn)入到關(guān)鍵階段，大量來(lái)自無(wú)菌動(dòng)物實(shí)驗的結果發(fā)現，腸道微生物對動(dòng)物行為和大腦的生理和生物化學(xué)都可產(chǎn)生影響。雖然關(guān)于人類(lèi)的研究資料相對較少，但是科學(xué)家已經(jīng)知道和腸道菌群關(guān)系密切的許多神經(jīng)精神疾病，如焦慮、抑郁、自閉、精神分裂和神經(jīng)退行性疾病等，不過(guò)只是知道有關(guān)系，并沒(méi)有確定具體細節。

　　加州大學(xué)圣地亞哥分校微生物學(xué)家RobKnight說(shuō)，一般來(lái)說(shuō)，我們很難確定菌群差異和疾病的因果關(guān)系，這也是該領(lǐng)域比較突出的問(wèn)題。有許多線(xiàn)索提示，大腦的發(fā)育和腸道菌群存在聯(lián)系，但關(guān)于這些關(guān)系的細節過(guò)程了解甚少。

　　一些營(yíng)養補充劑公司聲稱(chēng)，補充益生菌不僅可以幫助消化功能，而且對心理情緒健康也大有作用。一些藥物企業(yè)也渴望從腸道微生物及其產(chǎn)物分子中尋找能治療神經(jīng)系統疾病的新藥。

　　科學(xué)家和基金機構主要希望了解現象背后的機制。過(guò)去2年，國立精神健康研究所NIMH投入1百萬(wàn)美元，資助7個(gè)早期研究項目，每個(gè)項目都會(huì )分析“微生物－腸－腦”軸相關(guān)內容。Knickmeyer的項目就是其中之一。今年阿靈頓美國海軍研究辦公室同意今后幾年投入5200萬(wàn)美元支持研究“腸道在認知和應激反應中的作用”。歐盟也投入9百萬(wàn)歐元設立一個(gè)5年研究項目MyNewGut，該項目的兩大目標是大腦發(fā)育和大腦疾病。

　　最新的研究目標已經(jīng)超越簡(jiǎn)單基礎觀(guān)察和相關(guān)性分析，初步研究結果提示這一現象背后的復雜性?？茖W(xué)家開(kāi)始意識到，腸道菌群是通過(guò)激素、免疫分子和特定代謝產(chǎn)物等多種方式對大腦產(chǎn)生多方面的影響。目前更多看法屬于猜測，并沒(méi)有非常確定的證據，因此這方面仍然需要建立更好的研究方法模式，這是非常值深入研究的。

　　正常情況下，血腦屏障可以避免細菌和生物大分子進(jìn)入大腦，細菌不能侵入大腦，因此很少人會(huì )想到細菌和大腦會(huì )發(fā)生直接的關(guān)系。不過(guò)一旦發(fā)生病毒和細菌入侵，會(huì )產(chǎn)生強烈的反應，例如腦炎和狂犬病等。但過(guò)去主流醫學(xué)領(lǐng)域認為多數細菌對大腦不會(huì )產(chǎn)生影響。不過(guò)現在這種觀(guān)點(diǎn)正逐漸發(fā)生改變。

　　2000年，加拿大一個(gè)小鎮Walkerton發(fā)生洪水，導致大腸桿菌和空腸彎曲桿菌污染飲用水的事件，大約2300人發(fā)生胃腸炎，許多人后來(lái)發(fā)生慢性腸易激綜合征(IBS)。

　　經(jīng)過(guò)持續8年對Walkerton居民的隨訪(fǎng)研究，麥克馬斯特大學(xué)胃腸病學(xué)家斯蒂芬·柯林斯發(fā)現，心理問(wèn)題如抑郁和焦慮是這些患者發(fā)生慢性腸易激綜合征的另一個(gè)危險因素。麥克馬斯特胃腸病學(xué)家PremyslBercik說(shuō)，這種關(guān)系引起一個(gè)有趣的問(wèn)題。精神疾病如抑郁癥是否來(lái)自于炎癥，或者是消化道細菌感染導致。

　　麥克馬斯特研究小組開(kāi)始用動(dòng)物尋找問(wèn)題的答案。2011年發(fā)表的論文是將不同菌株和不同品系的老鼠進(jìn)行移植，發(fā)現某些行為和細菌類(lèi)型存在關(guān)系。Bercik說(shuō)，結果令人驚訝。研究發(fā)現本來(lái)“相對害羞”老鼠攜帶來(lái)自有冒險精神動(dòng)物的微生物群會(huì )表現出更多探索性行為。這說(shuō)明微生物群能顯著(zhù)影響動(dòng)物的行為表現。未發(fā)表的研究表明，將人類(lèi)腸易激綜合癥和焦慮患者糞便細菌移植給小鼠，可誘發(fā)焦慮行為。對照組健康人糞便細菌移植給小鼠不會(huì )產(chǎn)生這種效應。

　　為研究這些現象回答對這些現象的質(zhì)疑，微生物學(xué)家不得不學(xué)習如何研究動(dòng)物行為，如何用手拿和飼養動(dòng)物，這些過(guò)去本來(lái)都是生理學(xué)和病理學(xué)家的工作。關(guān)于腸道菌群的研究常用的動(dòng)物是一種無(wú)菌老鼠，這些動(dòng)物出生時(shí)必須通過(guò)剖腹產(chǎn)，避免在出生時(shí)被產(chǎn)道細菌接種。然后在無(wú)菌培養環(huán)境中飼養，喂養經(jīng)過(guò)高壓熱消毒的食物，呼吸經(jīng)過(guò)無(wú)菌過(guò)濾的空氣。

　　2011年，卡羅林斯卡學(xué)院免疫學(xué)家SvenPettersson和神經(jīng)學(xué)家RochellysDiazHeijtz等研究發(fā)現，與普通有菌動(dòng)物相比，無(wú)菌鼠不容易出現焦慮行為。對老鼠來(lái)說(shuō)，焦慮行為少并不是好現象，因為在自然界不能快速逃離危險，容易被天敵殺死。也就是說(shuō)，體內沒(méi)有細菌的動(dòng)物不健康，不安全。進(jìn)一步研究動(dòng)物大腦發(fā)現，這些無(wú)菌動(dòng)物的紋狀體內關(guān)鍵的神經(jīng)遞質(zhì)如5-羥色胺水平更高，這些神經(jīng)遞質(zhì)和焦慮行為關(guān)系密切。這些無(wú)菌動(dòng)物成年后，即使變成有菌環(huán)境，其行為學(xué)特征仍然無(wú)法恢復正常，但是在出生后迅速換成有菌環(huán)境，則可以避免發(fā)生這種后果。這說(shuō)明細菌對大腦發(fā)育產(chǎn)生的影響存在一個(gè)窗口期，錯過(guò)該窗口期，再補充細菌也不會(huì )有明顯作用。