越來越多的研究證明，腸道微生物不僅在胃腸道功能中發(fā)揮重要作用，而且調(diào)節(jié)大腦功能，在情緒加工和認(rèn)知功能中也發(fā)揮重要作用。調(diào)節(jié)腸道菌群組成可以改變宿主的神經(jīng)功能。例如，小鼠長期攝取乳酸菌菌株可以改變其與情緒加工相關(guān)的腦區(qū)γ-氨基丁酸（GABA）的表達(dá)，并伴隨著焦慮和抑郁樣行為的減少。腸道菌群也可以影響大腦前額葉髓鞘形成的過程，表明腸道菌群除了情緒加工以外在高級認(rèn)知功能中的作用。

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大多數(shù)腸道微生物對行為影響的證據(jù)都是基于動物的研究結(jié)果，只有少數(shù)研究可以支持人類中的類似關(guān)系。然而，由于人類研究中的心理評估結(jié)果僅僅基于自我報告的方法，因此無法從這些發(fā)現(xiàn)中得出關(guān)于益生菌對人類行為影響的確切結(jié)論。另一項(xiàng)研究表明，4-6周的益生菌攝入改變了健康女性中控制情緒和感覺加工的腦區(qū)的神經(jīng)活動。

最近的神經(jīng)科學(xué)研究強(qiáng)調(diào)了情緒與認(rèn)知之間的密切聯(lián)系。情緒決定一個人如何看待世界，組織記憶并做出相關(guān)決定。此外，大腦結(jié)構(gòu)研究表明，與情緒加工相關(guān)的腦區(qū)與負(fù)責(zé)記憶形成和決策的腦區(qū)是緊密聯(lián)系在一起的。

考慮到腸道菌群對情緒加工的影響以及情緒、記憶和決策之間的聯(lián)系，研究人員推測補(bǔ)充益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群可以影響情緒狀態(tài)下記憶加工和決策的大腦機(jī)制。因此，研究人員設(shè)計(jì)了一項(xiàng)雙盲實(shí)驗(yàn)，研究了口服復(fù)合益生菌補(bǔ)充劑對健康志愿者大腦功能以及自我報告的情緒和行為的影響。這是通過功能性磁共振成像（fMRI）來完成的，以測量應(yīng)對決策和記憶任務(wù)的大腦活動。同時，評估益生菌對腸道菌群的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充益生菌4周可以改變應(yīng)對情緒記憶和情感決策任務(wù)的大腦激活模式，同時也伴隨著腸道菌群的細(xì)微變化；腸道菌群組成也反映了自我報告的行為測量和記憶能力的變化。該研究結(jié)果2018年6月在線發(fā)表在《Gut Microbes》雜志上，這是首次報道補(bǔ)充益生菌同時對健康志愿者的行為、神經(jīng)和腸道菌群水平上的顯著影響。

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補(bǔ)充益生菌改善正性情緒和認(rèn)知反應(yīng)性

悲傷情緒或者說消極情緒是抑郁的重要指標(biāo)，也是干預(yù)措施是否有效的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充益生菌4周會顯著提高正負(fù)性情緒量表（Positive and negative affect schedule，PANAS）中的正性情緒得分。此外，研究人員使用萊頓抑郁嚴(yán)重性量表（LEIDS questionnaire）評估了參與者評估了參與者對悲傷情緒的認(rèn)知反應(yīng)，抑郁癥患者往往對情緒變化表現(xiàn)出異常高的認(rèn)知反應(yīng)。補(bǔ)充益生菌可以顯著降低健康志愿者對悲傷情緒的認(rèn)知反應(yīng)，表現(xiàn)為絕望和風(fēng)險規(guī)避分?jǐn)?shù)的顯著降低。

圖片來源：Gut Microbes，2018

益生菌改善記憶能力、改變大腦激活模式

因?yàn)榍榫w和認(rèn)知是分不開的，補(bǔ)充益生菌可以影響情緒加工相關(guān)的腦區(qū)的活動，研究人員特別分析了益生菌對情緒加工相關(guān)的認(rèn)知能力的影響，即決策和認(rèn)知記憶。補(bǔ)充益生菌可以減少受試者在情感決策任務(wù)中選擇最不愉快的刺激物的頻率，反映了情感注意力的改善。

功能性磁共振成像分析發(fā)現(xiàn)，除了初級運(yùn)動區(qū)和視覺區(qū)的激活以外，補(bǔ)充益生菌也與扣帶回、楔前葉、頂下小葉、丘腦和海馬旁回等大腦區(qū)域的活動相關(guān)?？蹘Щ亟邮諄碜郧鹉X的神經(jīng)纖維束，在結(jié)構(gòu)上與海馬旁回相連，反映其對情緒和記憶過程的影響。扣帶回神經(jīng)纖維連接與認(rèn)知控制有關(guān)的部位，包括推理、決策和問題解決?？蹘Щ厍安恐饕{(diào)節(jié)情緒過程，而中后部則專門調(diào)節(jié)高級認(rèn)知過程和記憶形成。楔前葉主要參與決策過程。在情感決策任務(wù)中，扣帶回和楔前葉的神經(jīng)活性變化表明益生菌對決策過程的影響。

圖片來源：Gut Microbes，2018

此外，補(bǔ)充益生菌的受試者在情緒記憶任務(wù)中表現(xiàn)出小腦活動的明顯不同。小腦不僅在運(yùn)動功能中發(fā)揮作用，而且影響思想和情緒，對認(rèn)知過程特別是程序性和情景性記憶檢索具有重要意義。此外，補(bǔ)充益生菌也可以顯著提高受試者對不愉快刺激物的反應(yīng)準(zhǔn)確性。這意味著記憶能力的改善，特別是情緒記憶方面。自我報告的行為量表評分與扣帶回和小腦活動變化之間的顯著相關(guān)性進(jìn)一步提供證據(jù)表明益生菌對決策和記憶過程的影響。

補(bǔ)充益生菌改變腸道菌群

補(bǔ)充益生菌并不會改變健康受試者相關(guān)的復(fù)雜微生物群落的多樣性或均勻性。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充益生菌后，分別隸屬于擬桿菌屬和別樣桿菌屬的兩種細(xì)菌分類單元明顯增加。功能分析表明，唯一與益生菌攝入有關(guān)的代謝途徑是煙酸和煙酰胺的代謝，它們在補(bǔ)充益生菌后顯著降低。擬桿菌可以產(chǎn)生琥珀酸、乙酸和丙酸，這是短鏈脂肪酸的絕佳來源。在胃腸道特定區(qū)域的菌群組成變化可能不會在糞便樣本中反映出來，益生菌可能間接地通過提供重要的微量營養(yǎng)物質(zhì)（比如，煙酸）或誘導(dǎo)腸道中已經(jīng)存在的有益菌（比如，產(chǎn)乙酸的細(xì)菌）的增殖來改變腸道菌群。

腸道菌群組成的變化與行為評分和腦成像結(jié)果相關(guān)

功能性磁共振分析中扣帶回和小腦區(qū)信號變化、認(rèn)知反應(yīng)準(zhǔn)確性以及行為量表評分之間存在顯著的相關(guān)性。鑒于扣帶回和小腦分別在決策和情緒加工中的作用，本研究結(jié)果進(jìn)一步支持了益生菌影響行為的假設(shè)，這也反映在神經(jīng)影像學(xué)檢測結(jié)果中?？傮w來說，腸道菌群組成的變化反映了行為評分的差異以及對不同刺激的反應(yīng)準(zhǔn)確性。具體來說，受試者對不愉快刺激的反應(yīng)準(zhǔn)確性、抑郁評分和在萊頓抑郁嚴(yán)重性量表中的絕望評分與腸道菌群組成和豐度數(shù)據(jù)相關(guān)。擬桿菌屬細(xì)菌豐度與對不同刺激的反應(yīng)準(zhǔn)確性顯著相關(guān)，表明特定的擬桿菌屬細(xì)菌物種與大腦記憶和認(rèn)知之間的潛在聯(lián)系。此外，較高的抑郁評分與參與淀粉和蔗糖代謝的代謝途徑增加有關(guān)，這與此前發(fā)現(xiàn)的糖攝入與抑郁癥之間的相關(guān)性是一致的。