了解我们的肠道和大脑之间持续不断的对话

1983年9月26日午夜刚过，苏联防空部队成员、核预警系统指挥中心值班军官斯坦尼斯拉夫·彼得罗夫中校面临着一个后果难以想象的决定。

冷战的紧张局势正在升温。苏联最近击落了大韩航空007航班，导致这架波音747机上269名乘客和机组人员全部遇难。苏联声称这架飞机是在执行间谍任务，是美国的蓄意挑衅。

现在，在彼得罗夫驻扎的莫斯科郊外的一个地堡里，警报响起，苏联卫星探测到五枚美国弹道导弹正飞向苏联。这是一次真正的核袭击，值得报复吗?还是虚惊一场?看着屏幕上闪烁着“发射”“发射”“发射”，彼得罗夫只有几分钟的时间来决定。

三十年后，彼得罗夫反思了他忽视卫星探测系统信号的致命决定——当然，这被证明是错误的。但彼时，当他不能确定时，彼得罗夫说他最终根据“我内心的一种有趣的感觉”做出了这个决定。

在他的书《心灵与直觉的联系:我们身体内部隐藏的对话如何影响我们的情绪、我们的选择和我们的整体健康》(哈珀柯林斯，2016年)中，埃莫兰·梅尔博士重述了彼得罗夫的故事，他指出，历史上和今天的许多决策者都引用了他们内心不明确的感觉来打破艰难的平衡。

对我们许多人来说，这些“直觉”导致“直觉决定”代表着没有理性思考基础的本能。但身为医学、生理学、精神病学和生物行为科学教授、加州大学洛杉矶分校奥本海默压力和弹性神经生物学中心主任的梅尔博士有其他想法。在过去的40年里，他按照自己在医学生时代形成的爱好，为人类与人类之间不可分割的联系建立了一个科学案例大脑还有内脏，这常常让人质疑传统的医学智慧。

“肠道，”梅尔博士说，“与大脑对话的方式是其他器官无法比拟的。当人们谈到在做重要决定时听从直觉时，他们指的是一种基于我们的情绪和胃肠道中的感觉和感觉之间密切关系的直觉知识。”

这些内脏感觉是双向的。梅尔博士指出:“当你吃得太多或吃某些高脂肪食物时，肠道的变化会影响你的精神状态。”“当你紧张时感到‘蝴蝶’或胃里咕咕叫，或生气时胃里打结，你的精神状态正在影响你的肠道。”

梅尔博士和加州大学洛杉矶分校以及世界各地越来越多的对大脑与肠道之间的联系感兴趣的同事，受到了来自肠道微生物群研究的新证据的鼓舞。肠道微生物群是在我们的肠道中栖息的大约100万亿个细菌和其他微生物。研究(主要是在实验室进行的，但也有一些是在人类身上进行的)表明，情绪可以影响大脑肠道微生物群相反，某些肠道微生物可以改变思维。

是的，肠道在消化和代谢中起着重要的作用。但正如梅尔博士在2010年接受《科学美国人》(Scientific American)采访时所说的那样:“这个系统太复杂了，不可能仅仅为了确保东西从你的结肠中排出而进化出来。”

梅耶尔博士确信，脑肠轴并不是人们通常认为的线性系统，而是一个通过多种沟通渠道运作的循环反馈回路。最常见的渠道之一是通过迷走神经的激活，迷走神经从肠壁延伸到脑干。但大脑和免疫系统(肠道承载着人体大部分免疫细胞)以及大脑和内分泌系统之间也会发生相互作用。当沟通渠道因多种原因(包括不良饮食、压力或疾病)之一出现问题时，结果可能是消化系统紊乱和肥胖等身体健康问题，也可能是焦虑或抑郁等心理健康问题。梅耶博士指出，大多数焦虑或抑郁患者也有异常的胃肠功能，这并非巧合。

梅耶博士在阐明大脑与肠道联系方面的影响远远超出了他自己的工作;他咨询了一些研究人员，这些研究人员从各种有利的角度来看待这种关系。杜克大学饮食失调中心主任南希·朱克说:“埃莫兰有一种独特的能力，可以在不同层次的分析中进行交流——从细胞到生理、心理到行为。”“这使研究人员能够更好地看到我们研究的临床和转化意义。”

朱克曾就肠道-大脑相互作用对饮食失调患者的影响的研究向梅尔博士寻求建议，并与他的团队合作研究神经性厌食症患者。她正在寻求一种假设，即对肠道感觉的过度敏感引发了这种疾病。“被广泛接受的说法是，这些人都有生理上的脆弱性，是环境把它带出来的，”扎克说。“我们认为，这种脆弱性始于颈部以下，是神经系统的问题。”

早在当前的“微生物群落的十年”之前，迈克尔·格尔森博士就以他的《第二大脑》(Harper, 1998)一书开辟了新天地，他提到了肠道中大约1亿个神经元的集合，它们构成了肠道神经系统，并与我们头脑中的大脑独立和相互依赖地工作。格尔森博士指出，虽然这对哲学、诗歌和其他形式的深刻思考没有帮助，但第二个大脑以及它如何与第一个大脑相互作用，是我们身心健康的关键因素。

在哥伦比亚大学继续担任解剖学和细胞生物学系主任的Gershon博士说，肠道仍然是一个被许多科学家和医生低估的器官，也许是因为它看起来或想起来都不舒服。

他说:“埃莫兰·梅耶尔和其他人发现，肠道中生活着整个微生物世界，它们不仅是邪恶的细菌，而且是生命的伴侣。”

梅尔医生还是医学博士的时候。他是20世纪70年代在德国的一名学生，他开始怀疑大脑和肠道之间的联系是否比通常认为的要多。在参加医院查房时，他看到一些病人的广泛诊断测试未能揭示他们慢性疼痛的原因。以慢性腹泻、便秘、恶心和呕吐为特征的疾病在当时和现在都很常见，但在普遍认为身体由独立运作的部分组成的观点下，大脑很少被怀疑是一个因素。“我一直对心理学很感兴趣，”梅尔博士说。“看到这些病人进一步增强了我对身心联系可能性的兴趣。”

为这些想法找到赞助商并不容易。这种阻力如此之大，以至于梅耶博士最初很难为他的论文找到实验室和导师，直到最后他被一位心血管生理学家收留了，这位生理学家对精神压力对流向心脏的血液的影响很感兴趣。这一经验使梅尔博士确信他的理论可以被科学地研究，于是他转向了胃肠道——以及他研究中最明显的慢性疾病——肠易激综合症(IBS)。据估计，七分之一的人患有肠易激综合征，其症状包括腹痛、腹胀、胀气、便秘和腹泻。如今，人们逐渐达成了一种共识，认为这是脑肠紊乱所致，但在梅耶博士刚开始他的职业生涯时，这远非主流观点。

在接下来的几十年里，梅耶尔博士的研究小组成为了在人类志愿者受试者中使用脑成像来描绘肠易动综合征和其他脑肠疾病(通常被称为功能性胃肠疾病)中大脑和肠道之间相互作用的领导者，从未忽视大局。梅耶博士说:“现在有30多种分类综合征，尽管症状因受到失调影响的胃肠道部位而有所不同，但它们的潜在机制可能都是相同的。”

“Emeran的小组是第一个使用成像显示肠易激综合征患者对来自肠道的信号高度警惕，这使他们更容易受到疼痛的影响，”Yvette Taché博士说，医学教授，加州大学洛杉矶分校奥本海默压力和弹性神经生物学中心联合主任，加州大学洛杉矶分校消化疾病研究中心副主任。“这是第一次认识到这种疾病状态与大脑有关。”

Taché博士也是揭示胃肠道疾病中脑肠相互作用的先驱，在她的案例中，通过20世纪80年代开始的实验室研究，有助于对压力如何导致肠道功能障碍的新理解。Taché博士的小组是第一个确定促肾上腺皮质激素释放因子在压力相关肠道功能改变中的重要性的小组。在这一发现之后，研究人员又发现了其他参与肠道和大脑之间信息传递的肽，这些肽会影响神经行为和消化功能。

Taché博士指出:“在美国胃肠病学协会年会上，当我们发表这些初步发现时，甚至没有一个关于脑-肠相互作用的描述符。”“现在，它得到了广泛的认可，作为新生事物，肠道微生物组正在将这一研究领域提升到一个新的水平。”

梅耶博士把他的时间用于研究和临床实践，在临床实践中，他见过数千名患有各种脑肠疾病的患者。他指出，情绪会对胃肠道处理食物的方式产生深远的影响。他说:“当你生气、快乐、焦虑时，你肠道内的结构是不同的。”

对于脑肠轴长期失衡的人来说，这个问题既会从上至下延伸，也会从下至下延伸。一方面，人们对压力和情绪的反应会加速。与此同时，这些人通常对肠道产生的信号更敏感，无论是来自食物的感觉还是来自肠胃的感觉。梅耶博士和他的同事们发现，这种功能障碍的程序在生命早期就出现了。梅耶博士说:“基于我们的临床和研究经验，我们非常确信，那些有遗传易感性、服用过抗生素或在头几年经历过不良生活事件的人，在微生物群正在建立和大脑正在发育的时候，在压力下或在晚年发生胃肠道感染时，更容易出现肠易激综合征症状。”

即使在今天，梅耶博士也遇到了其他医学专业人士对思想和肠道如此相互关联的观点的抵制。他认为，这在一定程度上是由医疗体系的结构方式推动的。他说:“我有病人向我推荐，他们用各种可能的技术进行了广泛的重复诊断评估，而你真正需要做的是花一个小时与病人交谈，以了解这很可能是一种脑肠疾病，我们最好尝试综合治疗干预，而不是浪费时间和金钱在额外的侵入性手术上。”

多年来，许多抱怨无法诊断的慢性疼痛的患者都听到过“这是你的大脑在作怪”这样的说法。事实证明，地点并没有错，即使人们对地基有根本性的误解。“病理生理学的很大一部分是在大脑中——但适当的重点应该放在机制上，而不是心理上，”梅尔博士说。“当你用这种方式向病人解释时，他们就明白了。这与听到一位沮丧的胃肠科医生告诉他们，‘我已经做了所有的测试，我认为是你的脑袋出了问题。’不同。”

因此，心理健康专业人员在帮助这些患者方面发挥着重要而未被充分利用的作用。“我们从影像研究中得知，大脑的皮质边缘控制机制无法抑制压力反应和情绪唤醒系统，而认知行为疗法可以重新训练前额叶皮层来加强这些抑制影响，”Mayer博士说。“这当然不是灵丹妙药，但对照良好的研究表明，它比目前可用的任何药物都要好。”梅耶尔说，基于正念的减压等疗法也被证明是有效的，一些成像研究显示，随着患者症状的改善，大脑的结构和功能也发生了变化。

尽管梅耶尔博士专注于肠易激综合征等脑肠疾病，但他一直在关注脑肠通讯的更广泛意义。微生物组研究的新前沿从根本上重置了大脑-肠道研究的等式，并将他的注意力转移到更大的问题上。借助先进的数学建模、系统生物学和最强大的分子生物学工具，迈耶博士和奥本海默中心的研究人员刚刚开始了解人体两个主要调节器官(肠道微生物群和中枢神经系统)之间的相互作用及其对身心健康的影响。

对肠道菌群的研究为科学家理解大脑与肠道之间的联系引入了一个新的维度。梅耶博士说:“你几乎可以说，微生物位于大脑和肠道之间的界面，我们大脑中发生的任何事情都会影响它们的行为。”“另一方面，微生物也会对我们吃的东西做出反应。所以现在我们必须考虑与食物相关的代谢物和微生物中与情绪和压力相关的行为变化的整合，从而导致代谢物和信号分子的混合，从而影响神经系统。”例如，现在，除了研究接受认知行为治疗的脑肠疾病患者的大脑外，梅耶尔博士和他的团队还在研究同样的人，他们的肠道微生物群是否出现了相应的变化。

加州大学洛杉矶分校Vatche和Tamar Manoukian消化疾病部门的摄入行为和肥胖项目主任Claudia Sanmiguel医学博士(FEL '14)观察到:“我们已经与这些细菌共存了数十万年，我们甚至还没有开始理解这种关系。”在这个职位上，她研究了大脑-肠道相互作用在肥胖发展中的关系。桑米格尔博士受到梅耶尔博士的成像研究的启发，该研究显示了胃肠道疾病患者的大脑差异，他正在对患者进行减肥手术前后的研究，以更好地了解肠道微生物群的变化对饮食行为和减肥能力的影响。她说:“我们发现，肥胖人群肠道微生物代谢产物的变化和大脑变化之间的联系非常显著。”“我们希望更多地了解有助于减肥的肠道微生物群类型和相关代谢物，这可能会导致比该领域迄今为止所能发展的更好的非手术治疗肥胖的方法。”

虽然到目前为止，肠道微生物组的研究在治疗方面收效甚微，但越来越多的动物研究表明，操纵肠道细菌的组成可能会影响大脑健康和疾病，这引发了很多谜团。医学和综合生物学和生理学助理教授Elaine Hsiao博士说:“在动物模型中，我们看到改变微生物组可以对它们的行为产生重大影响，以及脑细胞结构和活动的差异。”“这激发了大量的努力，以更好地了解细菌或其他微生物是如何影响大脑的，以及它们是如何相互交流的。”

2013年，萧博士和同事在加州理工学院(Caltech)进行了一项研究，研究表明，他们在怀孕期间用模拟病毒治疗的小鼠后代，可能会产生类似自闭症的行为。研究发现，这些后代的肠道细菌发生了改变，在接受一种促进健康的细菌治疗时，它们的自闭症样行为减少了。萧博士的加州大学洛杉矶分校实验室继续跟踪这些发现，研究微生物群变化对自闭症和其他神经疾病(包括抑郁症和癫痫)相关行为的影响。萧博士说:“所有这些研究的希望在于，我们正在了解微生物是正常人类生物学的一部分。”“虽然我们还有很长的路要走，但开发基于微生物的精神和生理障碍疗法的可能性令人兴奋。”

就在Hsiao博士及其同事因自闭症的发现而引起科学界关注的同一年，Mayer博士和医学副教授Kirsten Tillisch(97年医学博士，RES '99, FEL '04)首次发现食物中摄入的有益细菌可以影响人类大脑功能的证据，登上了他们自己的头条新闻。在早期对健康女性的概念验证研究中，他们发现那些经常通过酸奶摄入益生菌的人，大脑对情感注意力任务的反应有所变化。梅耶博士仍然怀疑，这是否会很快导致某些饮食被作为主要的脑部治疗，但他相信，更好地理解两者之间相互作用的影响肠道细菌大脑可以导致饮食和其他干预在生命早期——甚至在子宫发育期间——当肠道微生物群正在构建。

尽管还有很多有待了解的地方，但梅尔博士在书中提出了一些实用的建议。这包括与自己的家人取得联系直觉采用以正念为基础的减轻焦虑的策略，并采用以植物为主的全食物饮食。他还建议了处理产前和产后压力的步骤，以及早期儿童营养干预，以防止脑肠轴紊乱，并建立/保存儿童微生物群的多样性。

梅耶尔博士还提供了一种可能的解释，解释了基于直觉的决定的生物学基础是什么——那些我们学会信任的难以精确定位的本能。葡萄牙出生的神经科学家安东尼奥·达马西奥医学博士提出了身体标记假说，即生命早期开始的情感体验与某些身体反应有关，这些反应作为身体标记存储在大脑中。“因为胃肠道是如此突出，我们知道肠道微生物组是编码这些经历的重要组成部分，”梅尔博士说。“也许大脑就像一台超级计算机，从我们出生那天起就有数百万或数十亿的直觉反应，并从这些经验中吸取教训，在几毫秒内告诉我们什么决定最适合我们。”

梅耶博士承认，这种本能决策理论将很难得到证实。但他的直觉告诉他这是最有可能的人选。