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
时间:2021-07-06 11:36:57 热度:37.1℃ 作者:网络
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。
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。
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。