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一项新研究表明，肠道微生物群的变化可直接影响大脑的运作方式，揭示微生物与大脑活动之间存在强有力的联系。
在所有灵长类动物中，人类的相对脑容量最大。不过，大脑袋的哺乳动物如何进化以满足大脑生长和维持所需的高能量需求，目前仍知之甚少。
美国西北大学等机构的研究人员近日首次通过实验证实，肠道微生物群有助于塑造灵长类动物之间的大脑功能差异。
这项成果于1月5日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。西北大学人类学系副教授Katherine Amato领导了这项研究。
Amato实验室早期的研究表明，将脑部较大的灵长类动物的肠道微生物移植到小鼠体内时，这些微生物会产生更多的代谢能量。这种额外能量至关重要，因为大脑在发育和运转过程中需要大量的燃料。
本次研究更进一步，研究人员直接对大脑进行检测。他们想知道，相对脑容量不同的灵长类动物的肠道微生物是否真的能改变宿主小鼠的大脑功能。
为了验证这一点，研究小组开展了一项严格控制的实验。他们将两种脑部较大的灵长类动物（人类和松鼠猴）和一种脑部较小的灵长类动物（猕猴）的肠道微生物分别移植到无自身微生物的小鼠体内。
八周后，研究人员观察到大脑活动的明显差异。接受不同微生物移植的小鼠表现出不同的脑功能模式。
具体来说，在接受大脑袋灵长类动物的微生物后，小鼠体内与能量产生和突触可塑性相关的基因活性显著增强，突触可塑性正是大脑学习和适应的基础。而在接受小脑袋灵长类动物微生物移植的小鼠中，这些通路的活性要低得多。
“令我们惊讶的是，小鼠大脑中的基因表达模式竟与灵长类动物高度吻合，”Amato谈道。“换句话说，我们能够使小鼠大脑看起来更像真正的灵长类动物的大脑。”
研究人员还发现了另一个意想不到的结果。接受小脑袋灵长类动物微生物移植的小鼠，其基因表达模式与多动症、精神分裂症、双相情感障碍和自闭症相关。
之前的研究已发现自闭症等疾病与肠道微生物组成差异存在关联。然而，肠道微生物诱发这些疾病的直接证据尚不充分。
“这项研究提供了更多的证据，证明微生物可能导致这些疾病。具体来说，肠道微生物群在发育过程中塑造了大脑功能，”Amato解释说。
“根据这些结果，我们可以推测，如果人类大脑接触到‘错误的’微生物，其发育过程就会改变，我们将会看到这些疾病的症状。”
Amato认为，这些发现可能具有重要的临床意义，尤其有助于了解某些心理疾病的起源，并从进化角度看待大脑发育。
“尽管这些结果仅基于少量灵长类动物样本，但它们表明肠道微生物群组成的物种差异可能影响大脑代谢，并暗示肠道微生物群在人类大脑形成过程中发挥了辅助作用，”研究人员写道。
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