社交能力还和肠道有关？《自然》新研究揭示肠子如何控制脑子

▎药明康德内容团队编辑

遇到陌生同类时，是主动打招呼交朋友，还是冷冷地保持漠然？尽管我们知道大脑是行动的总指挥，但近些年的科学研究却发现，大脑怎么工作还受到了肠道的影响。至少在小鼠中，科学家已经证明，定居在肠道里的大量细菌，会影响小鼠决定如何与其他小鼠进行互动。

最近，科研人员们在顶尖学术期刊《自然》上发表了一篇研究论文，揭示出肠道细菌如何影响大脑神经网络的活动，导致小鼠的社交行为发生变化。研究人员甚至找到了一种特定的细菌，能帮助小鼠提高社交能力。从概念上讲，这些发现为探索人类的类似影响奠定了基础。

在实验小鼠中，研究人员观察到，肠道菌群的存在对于正常的社交行为至关重要。通常，两只小鼠第一次见面时，它们会去闻闻对方的胡须，互相往对方身上爬，就像两只狗在路上相遇时互相打招呼那样。然而，从小生活在无菌环境下、完全缺乏肠道细菌的小鼠，遇到陌生小鼠时却表现得不一样，会主动避免社交。

“这听起来很神奇，有点难以置信。”研究第一作者吴伟立博士第一次听说这种现象时这样想。

吴博士和同事们用无菌小鼠做实验，亲眼目睹了它们的冷漠。他们还给一些正常小鼠投喂大量抗生素，消灭它们体内的菌群。同样的现象出现了：完全失去肠道细菌的小鼠，遇到陌生小鼠时，总会抗拒互动。

▲小鼠也会社恐（图片来源：123RF）

这些不愿意社交的动物，大脑中究竟出现了什么变化呢？

为了揭开背后的奥秘，研究人员首先检查了小鼠大脑中的一个基因，c-Fos。这个基因的开启是神经元被激活的标志。他们发现，比起正常小鼠，接受抗生素处理的小鼠在某些脑区显示出c-Fos大量激活，而这些脑区的一个共同点是，它们都与压力应激反应有关。

这意味着，无菌小鼠的体内将会释放出更多的“压力激素”。果然，研究人员检测后发现，“在短短5分钟的社交后，我清楚地看到，这些（没有肠道菌群的）小鼠全都有很高的压力激素水平。”吴博士说。

▲用c-Fos（红色）指示小鼠终纹床核（BNST）中被激活的神经元（图片来源：参考资料[2]；Credit：吴伟立/Caltech& NCKU）

顺着这一线索，研究人员在调控压力激素产生的脑区找到了一些功能特殊的神经元：不让这些神经元活跃起来，就可以帮助无菌小鼠提高社交能力；相反，在正常小鼠中激活这些神经元，会导致它们突然社恐。

这些发现提示研究人员，肠道里的细菌可能通过某种方式，可以“安抚”这些神经元，调控压力激素的产生。

通过对菌群的特征分析和体内实验的筛选，研究人员找到一种粪肠球菌（Enterococcus faecalis）有这样的作用。把这种细菌引入无菌小鼠体内后，这些小鼠在面临社交压力时，体内的压力激素水平降低了，同时增加了互动的行为。

▲缺少肠道菌群时，身体和大脑中会发生一系列变化，使小鼠出现抗拒社交的行为（图片来源：参考资料[2]）

'许多研究表明，肠道菌群会影响小鼠的复杂行为，例如社交能力。过去并不知道菌群影响行为的背后是什么样的神经环路在起作用。这项工作让人们对肠-脑轴的重要功能有了新的认识。'通讯作者Sarkis Mazmanian教授总结说。

研究人员指出，有些精神疾病（例如抑郁症、自闭症等）会影响患者的社交行为，而认识肠道菌群、大脑神经网络和行为变化之间的关系，可以为改善这些疾病提供重要的研究线索，例如通过调节肠道菌群来间接影响大脑。

参考资料：

[2] Identifying theNeural Link Between Gut Bacteria and Social Behavior in Mice. Retrieved July 2, 2021 fromhttps://www.caltech.edu/about/news/identifying-the-neural-link-between-gut-bacteria-and-social-behavior-in-mice

新冠病毒专题

癌症突破

智慧之光

热门前沿