它影响你的情绪、睡眠，甚至你的运动动机。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的地方。
肠道在我们的健康中显然起着消化我们所吃的食物并提取营养的作用。但科学家们越来越认识到，我们的消化系统以更广泛的方式影响着我们的整体福祉。肠道对健康广泛影响的一个引人入胜的方面是它对大脑的直接影响和沟通，这种沟通被称为肠道-大脑轴。
通过连接大脑和肠道的迷走神经发出的直接信号，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一直在进行沟通。当这种沟通出现问题时，就会导致各种疾病和障碍。
肠道感觉
肠道-大脑连接是大脑形成对身体其余部分感知的关键部分，这一现象称为内感受，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，对外部世界的感知（外感受）的研究有着悠久的历史。我们对用于感知周围环境的五种感官以及这些信号如何从外部状态（光子、声波、味觉分子）转换为大脑中的电信号有相当好的理解。
但对于我们的内部世界，科学界仍然知之甚少。我们不知道内感受涉及多少种感官。科学家们仍然不清楚体内感觉神经元的解剖结构，哪些神经连接到哪些组织。研究人员刚刚开始发现一些参与内部感知的分子。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。
“这些分子对于大脑理解身体内部发生的事情并相应地调节生理状态非常重要，”Thaiss说。
这些生理状态包括饥饿、疲倦、排尿需求或不引起意识感知的状态，如维持血糖水平。
迷走神经和长期新冠
与斯坦福医学院病理学助理教授Maayan Levy博士合作，Thaiss正在探索在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，血清素是一种由大脑和肠道产生的信号分子。在大脑中，血清素影响情绪、睡眠和记忆。在身体其他部位，它在生理中发挥作用，但Thaiss和Levy发现肠道产生的血清素也会影响大脑。
在模拟人类长期新冠的小鼠中，迷走神经的活动减少。这些动物还表现出类似人类长期新冠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。
在这些发现之前，科学家们争论SARS-CoV-2如何导致认知问题，因为尚不清楚该病毒是否能突破血脑屏障。但Thaiss和Levy的研究表明，该疾病可以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。研究人员现在希望研究通过电刺激迷走神经（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。
“过去我们认为认知或其他大脑活动特征只涉及大脑本身，”Thaiss说。“现在我们理解到有许多方式可以从外围影响大脑，包括从胃肠道，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
肠道对大脑的影响似乎很大程度上是由肠道微生物群驱动的，肠道微生物群是在我们消化道中居住的一系列（通常是）有益的细菌和其他微小生物。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，而将抑郁症患者的人类粪便移植到大鼠身上则会增加抑郁和焦虑样行为。
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，在一群多样化的小鼠中，那些更倾向于在跑步轮上跑步的小鼠具有与久坐不动的小鼠不同的微生物群。当研究人员通过粪便移植交换微生物群时，这些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者小鼠体内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，要么间接地（压力大的人可能会转向高舒适食物的饮食，从而改变他们的微生物群组成），要么直接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，而其他细菌则减少。压力通常与肠道中的“促炎”细菌物种相关联。
“肠道微生物和我们的大脑之间存在双向通道，”微生物学和免疫学教授Justin Sonnenburg博士说，他研究肠道微生物群。“任何因压力而感到肠胃不适的人都清楚地体验过这一点。”
尽管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地步，Sonnenburg说，我们知道如何保持肠道的整体健康。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其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。
疾病的根源
肠道可能是某些脑部疾病的起源。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，便秘和胃灼热等肠道问题早于运动症状数年甚至数十年。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（如胃食管反流病或慢性溃疡）会增加多年后发展成帕金森病的风险。
帕金森病的特点是大脑中聚集了一种错误折叠的蛋白质——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，称为路易小体，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，而迷走神经被切断（罕见的严重溃疡手术治疗）的人患帕金森病的风险较低。我们肠道中的某些细菌种类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，称为卷曲蛋白。动物研究表明，卷曲蛋白可以促使α-突触核蛋白错误折叠，暗示该疾病可能起源于微生物群的功能失调。
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以驱动帕金森病。
在Bhatt的实验室中，研究人员Meena Chakraborty和Bianca Palushaj博士收集了100多名帕金森病患者及其匹配的健康对照组的粪便和血液样本，通常是对患者的伴侣或配偶。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
肠道还包含除大脑外人体结构中最多的神经元——超过1亿个神经元排列在从食道到肛门的人类消化道中。这些细胞构成了所谓的肠神经系统，一些科学家称之为“第二个大脑”。
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和身体之间的通信，神经外科副教授Julia Kaltschmidt博士说。事实上，肠道的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，肠道会继续收缩，将内容物从上到下推动。
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影响胚胎发育过程中肠道神经元的模式化，以及这些神经元的活动如何影响肠道的传输速度。
他们在最近发表在《神经元》杂志上的一项研究中发现，刺激某些长神经元（“它们的解剖结构非常出色”，Kaltschmidt说）显著加快了脱离体肠道中颗粒的移动速度。Kaltschmidt希望基于这些发现开发出一种“肠道起搏器”，以刺激这些神经并缓解与衰老和某些疾病相关的慢性便秘。
“进食和消化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方面的重要性，”Kaltschmidt说。“这个系统不仅保持肠道工作，而且在健康和疾病中发挥核心作用，甚至可能影响我们的心理体验。”
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