成人肠道平均含有一公斤以上的细菌。主要门是拟杆菌门和硬杆菌门。肠道内有 400 多种细菌。大肠内细菌的实际质量与人类大脑的重量大致相同。
重要的是要看看是什么决定了人类肠道微生物的组成，因为这种组成因人而异。肠道组成可以说和我们的脱氧核糖核酸图谱或指纹一样独特。
有许多不同的因素决定了我们的肠道微生物群。我们的遗传学起着重要作用，因为遗传学将决定哪些细菌实际上可以在结肠中定居，但就最初的微生物群而言，主要决定因素是我们是如何出生的。如果一个婴儿是通过阴道出生的，那么最初的细菌是从分娩父母的阴道获得的，这些细菌被称为乳酸杆菌。
每个阴道出生的婴儿 —— 有时被称为 “自然” 分娩 —— 婴儿的微生物群主要由乳酸杆菌组成。另一方面，如果一个婴儿是剖宫产的，最初获得的细菌将来自医生、护士或分娩父母的皮肤。因此，它将是一个比剖宫产婴儿更加多样化的微生物群。
现在，在我们可能认为的生命的 “另一端”，微生物群也会随着年龄的增长而改变。现在很明显，随着年龄的增长，微生物群多样性的丧失先于虚弱的开始。随着年龄的增长，保持微生物群的多样性很重要。随着年龄的增长，影响微生物群的因素可能是压力，这会对肠道微生物群产生相当大的影响；抗生素 —— 以及一般的药物 —— 会显著改变肠道微生物群；当然，从积极的影响来看，饮食和锻炼。的确，某些饮食与良好的微生物群有关，而某些饮食与糟糕的微生物群有关。同样，在锻炼方面，有大量证据表明，经常进行有氧运动的人往往比不进行有氧运动的人拥有更健康的微生物群。
肠道微生物如何影响大脑？
肠道微生物以多种不同的方式影响大脑。迷走神经是连接大脑和肠道的长而曲折的神经，信号通过它从肠道传播到大脑，从大脑传播到肠道。某些微生物需要完整的迷走神经才能进行大脑 - 肠道的交流。
几年前，研究证明，如果迷走神经被切断，某些乳酸菌无法将信号传递到大脑。迷走神经很重要，但还有其他重要的交流根源。其中另一个是 5-HT 和 5-HT 代谢物色氨酸的产生。色氨酸是 5-HT 的前体。
我们知道，人脑需要不断供应色氨酸。色氨酸需要定期穿过血脑屏障，以保持正常的人类情绪、正常的睡眠模式和正常的食欲。很明显，某些细菌，特别是双歧杆菌，可以增加色氨酸和血浆的水平，这是亚特兰蒂斯之前研究的重点。有更多的色氨酸可以穿过血脑屏障。
另一个重要的交流途径是短链脂肪酸的产生。有各种短链脂肪酸。研究最广泛的是丁酸酯、丙酸酯和乙酸酯。它们是由肠道中纤维的代谢产生的，可以对大脑功能产生深远的影响。丁酸酯是一种表观遗传调节剂，非常具体地说，是一种 HDAC 抑制剂。它可以影响大脑中基因的功能，也可以作用于经典的 G 蛋白偶联受体。有两种受体，FFAR2 和 FFAR3，丁酸酯通过这些受体连接。
肠道微生物影响大脑功能的其他方式有哪些？
还有其他途径似乎并行工作。为了正常的大脑功能，我们需要肠道微生物群产生各种分子。肠道微生物产生我们自己无法产生的分子，我们的大脑需要其中一些分子。这确实是一种协同互动。我们喂养肠道微生物，反过来，它们产生我们大脑所需的分子。
需要注意的一个关键点是，如果我们从我们需要的肠道微生物群中提取所有基因，并将所有这些基因放入我们自己体内，我们将不足以容纳所有的脱氧核糖核酸。因此，人类和肠道微生物之间存在重要的协同作用。
对动物的研究揭示了肠道微生物群的什么？
观察没有肠道微生物群的动物是很有趣的。培育肠道中没有微生物的无菌动物是可能的。这些动物的行为往往相当不正常。关于这个话题已经发表了许多论文，它指的是对这些动物自闭症行为模式的诊断 —— 这是一个公认的经常使用的术语。
例如，如果你允许动物与另一只动物交往，例如，如果你允许一只老鼠与另一只老鼠交往，并花时间与一个物体（例如，一支笔）在一起，没有肠道微生物群的动物与另一只动物在一起的可能性是一样的。像我们一样，老鼠是善于交际的生物，但是在没有微生物群的动物身上还有许多其他不同的解剖异常。它们的髓鞘模式和髓鞘显然是大脑中许多神经元中非常重要的鞘。它们的髓鞘模式是异常的。它们的神经递质产生，特别是血清素的产生是异常的。它们的突触形成也发生了变化。
近年来，哺乳动物的大脑，即使在成年期，也有能力在某些区域产生新的神经元。我们知道这些动物有异常的神经发生。它们产生新神经元的能力实际上发生了变化。在没有肠道微生物群的动物中，不仅在行为上，而且在结构层面上都有重大变化。因此，有趣的是，微生物能够产生大多数经典的神经递质。
这些神经递质仅限于肠道或肠道周围的肠道神经系统，但值得注意的是，它们产生了大部分神经递质，如 GABA、血清素、多巴胺和去甲肾上腺素，这些神经递质是我们大脑中作为活跃神经递质的。
人类能改变我们自身或微生物群的基因吗？
目前，人类无法改变自己体内的基因，但是我们有很多方法可以改变微生物群中的基因。饮食是一个关键组成部分，抗生素等药物的使用也是如此。
肠道微生物群可以改变的一些常见方式包括益生菌和益生元，益生菌现在被美国监管机构称为活生物疗法，益生元是促进有益细菌生长的纤维。
还有一种通过粪便微生物群移植改变肠道微生物群的更激进的方法。这种方法用于治疗老年人艰难梭菌感染等疾病，但必须注意的是，临床实践中超过 75% 的常用处方药和所有常用处方药都会影响肠道微生物群 —— 有些影响非常显著。
质子泵抑制剂被广泛用于治疗胃酸过多或消化性溃疡，虽然它们确实对肠道微生物群有显著影响，但临床实践中常规处方的许多不同药物也是如此。
压力是许多精神疾病的另一个重要驱动因素，如焦虑症和抑郁症，以及身体疾病，如肠易激综合征。这就是为什么它被描述为 “21 世纪的疾病”。尽管这可能有点夸张，但压力肯定是一个需要分析的重要驱动力
压力反应可以通过改变肠道菌群来改变吗？
简而言之，答案是肯定的。几年前发表在《生物精神病学》上的一项研究的数据首次表明，当动物受到特定压力或早期生活压力时，肠道微生物群的多样性低于没有受到这种特定压力的动物。该研究显示，相比之下，它们的下丘脑垂体肾上腺轴过度活跃；他们释放更多的皮质酮，微生物群的多样性较低。
就将此转化为人类理解而言：我有兴趣探索在科克大学医院到我诊所就诊的患者的情况，在那里我主要倾向于看抑郁症患者。我们选择了一组临床诊断为抑郁症的患者。我们将他们的肠道微生物群与健康受试者进行了比较。
结果我们发现，抑郁症受试者的肠道微生物群缺乏健康受试者的多样性和丰富性。然后，我们继续从抑郁症患者的肠道微生物群中进行移植。我们将它们移植到动物身上 —— 在这种情况下是老鼠 —— 这些动物接受了抑郁症患者健康对象的移植。
令我们惊讶的是，我们发现，当动物接受抑郁症患者的移植时 —— 与健康受试者的移植形成鲜明对比 —— 它们的行为发生了变化：老鼠似乎发展出抑郁行为模式。此外，老鼠在移植后有了更多的炎症标志物，它们色氨酸的代谢也发生了变化。色氨酸是血清素的关键组成部分。这当然是出乎意料的，也可能非常重要。
肠道微生物群在与压力相关的情况下会发生变化，但也有许多其他情况与肠道微生物群有关：精神分裂症和自闭症等疾病。它也与各种退行性疾病有关。与微生物群相关的最广泛研究的退行性疾病是帕金森病，但最近有迹象表明，肠道微生物群也可能与成瘾有关，尤其是与酗酒有关。
细菌需要存活才能产生精神生物学效应吗？
有些人会，但情况并非总是如此。在我和科林・希尔不久前发表的一项研究中，我们使用了热杀灭乳酸杆菌，可以看到相当明显的变化 —— 不仅在肠道微生物群中，在行为上也是如此。另一项值得注意的益生菌研究是对服用益生菌或安慰剂 6 人的孕妇进行的研究。这是一项大型研究，样本量为 423 名女性。这项研究表明，与未服用该研究的女性相比，服用益生菌的女性降低了产后抑郁症。产后抑郁症是临床实践中的一个主要临床问题。尽管这项研究总体上有一些局限性，需要重复，但我相信它获得了强有力的重要结果。
什么是益生元？
益生元是一种纤维，当摄入时，它会促进有益细菌的生长，并存在于各种食物物质中。菊粉是研究最充分的益生元。你可以在像耶路撒冷朝鲜蓟这样的东西中找到高水平的菊粉，但你也可以在土豆和洋葱中找到它。摄入高水平的益生元肯定被认为对整体健康有利，尤其是对一个人的心理健康。
牛津大学的菲尔・伯内特用两种益生元进行了安慰剂对照研究。一种是 B-GOS，另一种是 FOS。他基本上表明，健康受试者的 B-GOS 会降低唤醒的皮质醇反应。
什么是多酚，它们如何影响大脑肠道通道？
多酚是我们在各种水果和蔬菜中发现的重要化学物质。描述的多酚远远超过 1000 种。红酒中的白藜芦醇可能是研究最广泛的。我们以前研究过两种不同的多酚。我们正在研究两种定义明确的多酚：黄腐酚和槲皮素。
众所周知，皮质酮，压力类固醇，如果处于非常高的水平，实际上会杀死神经元。它还会降低大脑衍生的神经营养因子。现在，我们发现这两种多酚，黄腐酚和槲皮素，实际上保护神经元免受皮质酮的有害影响。他们还阻止了 BDNF 的下降。
关于大脑 - 肠道通道，在随后对啮齿动物的研究中，我们表明这两种多酚都有显著的抗焦虑作用，这样做时，它们会极大地影响肠道微生物群。它们的影响似乎既在肠道微生物群层面，也在大脑层面。
健康肠道菌群最合适的饮食是什么？
大脑 - 肠道微生物群的获取在调节我们的压力反应方面发挥着非常重要的作用。毫无疑问，正如我们所指出的，饮食会影响肠道微生物群。地中海饮食 —— 可能还有日本饮食 —— 已经被研究得最广泛，并被认为与最佳健康指标和结果有关。地中海饮食在科学上与良好的身体健康结果和良好的心理健康结果联系在一起。这似乎是最合适的饮食。
精神生物疗法作为一种活生物疗法，有能力治疗多种精神和身体疾病。这在焦虑相关疾病、抑郁症和肠易激综合征中最为显著。但我们越来越多地了解到常用药物如何影响肠道微生物群。当然，这并不总是有利于健康的积极方式，但也可能包含相反的效果。
例如，我们知道吃红肉的产物之一是由肠道微生物群代谢的，这会导致不良的心血管效应。这是肠道微生物群对健康产生负面影响的方式之一。我们还知道，患者有时会被地高辛数字化，这是一种非常古老的药物。地高辛实际上是由肠道微生物群代谢的，使用时可能会产生显著的副作用。
肠道微生物群是心理健康干预的适当目标。
