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认知科学：导论/肠脑

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肠脑

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胃肠系统与人脑之间的联系正在被越来越多地研究，以发现这些器官系统相互影响的程度。对这种联系的科学探索正在显著改变医学对消化、情绪、健康和思维过程之间联系的理解。胃肠道和大脑之间发生的信号被认为对维持身体的稳态、调节行为和减少疾病的发生至关重要[1] 肠道与大脑之间的沟通联系对于维持健康的脑功能和调节整体健康至关重要。

肠脑轴

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胃肠道与中枢神经系统之间的生化信号传递被称为肠脑轴。身体的几个组成部分构成了肠脑轴，包括中枢神经系统、神经内分泌、神经免疫系统、下丘脑-垂体-肾上腺轴、自主神经系统的交感和副交感成分、肠神经系统、迷走神经和肠道菌群。[2]

伊万·巴甫洛夫进行了一项关于肠道与大脑相互作用的重要演示。巴甫洛夫的狗唾液实验表明了消化的头期，随后在响应感觉信号（特别是食物的气味和视觉）时释放了胃液和胰液分泌物。[3]

肠脑轴被认为是一个复杂的双向沟通系统，由激素、免疫和神经信号介导 [4] 在消化道内生活着被称为肠道菌群的微生物，这是一个复杂的群落，包含数量最多的细菌，为致病微生物提供屏障。[5]

肠道菌群与人类之间维持着共生关系。这些微生物通过收集能量、吸收短链脂肪酸（乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐）、合成维生素 B 和 K 以及代谢胆汁酸、固醇和异生物质来使人类受益。[6] 肠道菌群的失调与各种炎症和自身免疫性疾病相关。此外，饮食和整体健康的改变与肠道菌群组成的改变相关。[7]

个体肠道菌群的组成取决于几个因素，包括出生时的分娩方式、遗传易感性、年龄、营养、身体活动、环境因素、压力、感染、其他疾病以及抗生素的使用。[8] 同样，心理构成和脑功能现在被认为与肠道具有相互关系。肠脑轴为肠道菌群提供了一条途径，随后影响神经发育过程和脑功能。代谢疾病、精神疾病和合并非精神疾病与肠脑轴沟通的失调相关。[9] 肠道菌群的改变会威胁其组成和功能。这反过来会导致肠道和大脑之间现有的分子对话中断，可能导致各种疾病。

肠脑与健康

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许多研究试图确定肠道和脑活动之间的精确关联，以及这对人类健康的影响。胃肠系统和大脑之间的相互作用与多种疾病相关，包括焦虑、抑郁、帕金森病等等。[10] 这些疾病的一些预防措施已被证明是有效的。调节肠道菌群可以恢复健康，降低未来患病的风险。

越来越多的研究表明了肠道菌群与之对个体健康的影响之间的关系。患有神经发育障碍（如注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 和自闭症谱系障碍 (ASD)）的人通常有胃肠道问题和改变的肠道菌群。[11] 由于 ADHD 和 ASD 与胃肠道问题相关，因此以肠脑连接为治疗方法已被提出为一种很有希望的可能性。此外，有人建议肠道菌群可能有助于多发性硬化症 (MS) 等自身免疫性疾病的发展。[12] 压力引起的肠道改变会影响大脑和行为，而像 MS 这样的疾病是由压力触发或加重的。[13] 此外，肥胖被称为一种精神疾病，通常与抑郁症和其他可能由肠道菌群对能量平衡和体重影响引起的神经精神疾病相关。此外， 2 型糖尿病是阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的危险因素，可以通过靶向药物进行治疗，这些药物对肠脑轴产生积极影响。[14]

情绪障碍，如焦虑和抑郁，与大脑和胃肠道异常都有关。[15] 此外，下丘脑-垂体-肾上腺轴的过度活跃或失调是重度抑郁症和焦虑症最可靠的生物学指标之一。在下丘脑-垂体-肾上腺反应性和肠道菌群之间发现了一种相关性，证明了肠道菌群在管理压力和减轻压力源反应中的作用。[16] 对于焦虑和抑郁等精神疾病，使用精神生物制剂、益生菌和益生元有助于改变情绪、认知、行为和神经网络。益生菌还可以进一步减少压力的感觉，并帮助减轻抑郁症和焦虑症的症状。[17] 此外，越来越多的研究表明，益生菌可以调节免疫系统抵抗感染性疾病、癌症、免疫炎症性疾病，并增强抵抗普通感冒和流感的防御能力。[18] 现在有大量的经验证据支持通过使用益生元和益生菌可以改变通过肠脑轴的认知和情绪过程。

参考文献

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  1. ↑ Cryan, J. F. & O’Mahony, S. M. (2011). The microbiome-gut-brain axis: From bowel to behavior. Neurogastroenterology & Motility, 23, p. 187-192. doi: 10.1111/j.1365-2982.2010.01664.x
  2. ↑ Wang, Y. & Kasper L. H. (2014). The role of microbiome in central nervous system disorders. Brain Behavior & Immunity, 38, p. 1-12. doi: 10.1016/j.bbi.2013.12.015
  3. ↑ Filaretova, L. & Bagaeva, T. (2016). The realization of the brain-gut interactions with corticotropin-releasing factor and glucocorticoids. Current Neuropharmacology, 14(8), p. 876-881. doi: 10.2174/1570159X14666160614094234
  4. ↑ Agusti, A., Garcia-Pardo, M. P., Lopez-Almela, I., Campillo, I., Maes, M., Romani-Perez, M. & Sanz, Y. (2018). Interplay between the gut-brain axis, obesity and cognitive function. Frontiers in Neuroscience, 12(155), p. 1-17. doi: 10.3389/fnins.2018.00155
  5. ↑ Saxena, R. & Sharma V. K. (2016). 人类微生物组的宏基因组学洞察：其在健康和疾病中的意义。医学与健康基因组学，第 107-119 页。doi: 10.1016/B978-0-12-420196-5.00009-5
  6. ↑ Clarke, G., Stilling, R. M., Kennedy, P. J., Stanton, C., Cryan, J. F. & Dinan, T. G. (2014)。微型综述：肠道微生物群：被忽视的内分泌器官。分子内分泌学，第 28 卷（第 8 期），第 1221-1238 页。doi: 10.1210/me.2014-1108
  7. ↑ Shen, S. & Wong, C. H. Y. (2016)。引发炎症：肠道微生物群的作用。临床与转化免疫学，第 5 卷（第 4 期），第 1-10 页。doi: 10.1038/cti.2016.12
  8. ↑ Petra, A. I., Panagiotidou, S., Hatziagelaki, E., Stewart, J. M., Conti, P. & Theoharides, T. C. (2015)。肠道微生物群-脑轴及其对疑似免疫失调的神经精神疾病的影响。临床治疗学，第 37 卷（第 5 期），第 984-995 页。doi: 10.1016/j.clinthera.2015.04.002
  9. ↑ Agusti, A., Garcia-Pardo, M. P., Lopez-Almela, I., Campillo, I., Maes, M., Romani-Perez, M. & Sanz, Y. (2018)。肠-脑轴、肥胖和认知功能之间的相互作用。神经科学前沿，第 12 卷（第 155 期），第 1-17 页。doi: 10.3389/fnins.2018.00155
  10. ↑ Petra, A. I., Panagiotidou, S., Hatziagelaki, E., Stewart, J. M., Conti, P. & Theoharides, T. C. (2015)。肠道微生物群-脑轴及其对疑似免疫失调的神经精神疾病的影响。临床治疗学，第 37 卷（第 5 期），第 984-995 页。doi: 10.1016/j.clinthera.2015.04.002
  11. ↑ Petra, A. I., Panagiotidou, S., Hatziagelaki, E., Stewart, J. M., Conti, P. & Theoharides, T. C. (2015)。肠道微生物群-脑轴及其对疑似免疫失调的神经精神疾病的影响。临床治疗学，第 37 卷（第 5 期），第 984-995 页。doi: 10.1016/j.clinthera.2015.04.002
  12. ↑ Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2012)。肠道微生物群对压力反应的调节：对精神神经内分泌学的意义。精神神经内分泌学，第 37 卷（第 9 期），第 1369-1378 页。 https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2012.03.007
  13. ↑ Petra, A. I., Panagiotidou, S., Hatziagelaki, E., Stewart, J. M., Conti, P. & Theoharides, T. C. (2015)。肠道微生物群-脑轴及其对疑似免疫失调的神经精神疾病的影响。临床治疗学，第 37 卷（第 5 期），第 984-995 页。doi: 10.1016/j.clinthera.2015.04.002
  14. ↑ Kim, D. S., Choi, H., Wang, Y., Luo, Y., Hoffer, B. J. & Greig, N. H. (2017)。通过肠-脑轴进行帕金森病的新治疗策略：胰高血糖素样肽-1 受体通路。细胞移植，第 26 卷（第 9 期），第 1560-1571 页。doi: 10.1177/0963689717721234
  15. ↑ Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2012)。肠道微生物群对压力反应的调节：对精神神经内分泌学的意义。精神神经内分泌学，第 37 卷（第 9 期），第 1369-1378 页。 https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2012.03.007
  16. ↑ Tran, N., Zhebrak, M., Yacoub, C., Pelletier, J. & Hawley, D. (2019)。肠-脑关系：调查多物种益生菌对健康年轻成年人随机安慰剂对照试验中焦虑的影响。情感障碍杂志，第 252 卷，第 271-277 页。doi: 10.1016/j.jad.2019.04.043
  17. ↑ Pusceddu, M. M., Murray, K., & Gareau, M. G. (2018)。从肠易激综合征到情绪障碍，靶向微生物群：重点关注益生菌和益生元。当前病理学报告，第 6 卷（第 1 期），第 1-13 页。 https://doi.org/10.1007/s40139-018-0160-3
  18. ↑ Cerdó T, Ruíz A, Suárez A, Campoy C. 益生菌、益生元和脑发育。营养物质。2017；9(11):1247
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