人有5个“大脑”

2018-08-14 03:19玛多·马丁内斯林非
海外文摘 2018年8期
关键词:菌群小鼠发育

玛多·马丁内斯 林非

在学校里我们都学过,那个主导着人体一切活动过程的器官叫做大脑,有超过860亿个神经元,是人类意识、精神、语言、学习、记忆和智能等高级神经活动的物质基础。但如今神经科学家发现,除了大脑以外,人体还存在其他几个具有大脑功能的地方。

第二大脑:肠道

肠道怎么会是人的第二大脑?看到这里,很多人可能都会产生这样的疑问。但其实,肠道内有着5亿个神经元,它们可以通过血清素和多巴胺等神经递质向大脑传递讯息,直接作用于人体免疫系统,甚至还能影响人的情绪。比如,当人在生气时会容易感到胃痛、腹痛,在悲伤时就会明显感到食欲下降,在受惊时还可能会出现“屁滚尿流”的情况,这些都是肠道内环境和人的情绪有着相互影响的体现。

肠道还是人体唯一一个在没有大脑监视的情况下,也依然能独立工作的内脏器官。肠道之所以能够抵抗大脑权威,不用等待大脑的指令信号就可以实现消化功能,是因为肠道拥有自己的神经系统,肠道神经系统对于消化、排泄有着绝对的控制作用,所以不用大脑下达命令就能自主消化食物。这样强大的自主性不要说其他内脏器官,即便是人体内极其重要的心脏也望尘莫及。

第三大脑:肠道菌群

肠道菌群,是指人体肠道内的正常微生物。在人体肠道内寄生着大约10万亿个细菌,根据最新研究发现,它们不仅能影响人的消化能力、自体免疫能力,还和神经系统密切相关,对人的大脑和行为有着直接的影响作用。

微生物學家马克·鲁杰罗在他的书《人的第三大脑》中写道:“说起肠道菌群对肥胖症、糖尿病有影响,人们还能理解,毕竟肠道菌群和人体的消化、吸收、代谢功能相关。但如果说肠道菌群对人的大脑和心理健康也有着重要的影响,很多人就会觉得理解不了,因为肠道菌群和大脑是看似毫无关联的两样东西。”不过事实就是如此,目前已经有多项研究表明,肠道菌群可通过激活神经纤维,或通过调节宿主机体的免疫激素、神经化学系统,对宿主的大脑产生影响,影响主要是在宿主大脑生物化学、神经、行为方面,而肠道细菌的存在和缺失,还会影响到宿主神经回路对压力、焦虑和抑郁的控制能力。

科学家发现,在肠道菌群分泌的大量化学物质中,不仅有和代谢、免疫相关的因子,还包括了与人体神经细胞用来沟通和调节情绪相同的物质——多巴胺、血清素和γ-氨基丁酸(简称GABA)等等。这其中,多巴胺是一种能传递兴奋和开心信息的神经传导物质,血清素可以帮助产生愉悦情绪、增强记忆力,充足的血清素还能在老化过程中防止脑损害的发生,而血清素不足容易导致人出现抑郁、冲动和攻击性的暴力行为。GABA则是一种抑制性的神经递质,能起到让神经活动平静下来的效果,常见的抗焦虑药物所用的原理都是靶向GABA受体。

研究人员还在小鼠实验中发现,肠道菌群的紊乱,可能会引发某些特定的神经精神障碍,例如焦虑症、抑郁症和包括自闭症、多动症在内的一些儿科疾病。实验中的母鼠在怀孕期间如果受到压力,传递给幼鼠的某种肠道细菌就会变少,而这种细菌又恰好是释放GABA的主导因素,在这种情况下,幼鼠就很容易出现自闭症等大脑早期发育中存在的问题。

同样是在小鼠实验中的另一项研究表明,补充益生菌,可使大脑传递快乐情绪的多巴胺上升大约1倍,缓解抑郁的血清素上升20%,体内压力激素浓度也有下降。补充短双歧杆菌,小鼠会变得更加勇敢,而补充长双歧杆菌,则会让小鼠在面对压力时应激反应有所缓解。这些发现,为将来使用微生物来诊断神经发育障碍、治疗心理疾病和修复大脑中的某些问题提供了新的突破口。

第四大脑:大脑中的微RNA

大脑的发育和衰老一直是科学家们的重点研究领域,但就目前而言,学术界对大脑的这两种过程还是所知甚少。最近,加拿大阿尔伯塔大学的神经生物学家威廉姆·布兰登和同事,通过对猴子大脑前额皮层的研究,和对小鼠下丘脑的干涉实验,发现了大脑的发育和衰老可能和微RNA(MicroRNA)有关。

微RNA是基因表达的重要调控物质,在细胞死亡和葡萄糖动态平衡等各种过程中发挥着不同的作用。而大脑发育的基础,是某种复杂而协调的基因控制过程,在发育的时候,很多基因会受到微RNA等调控因子的影响,尤其是过氧化物酶体蛋白,它对大脑的发育和功能来说至关重要。当猴子大脑中具有较高水平的微RNA时,会影响产生过氧化物酶体蛋白所需的成分,从而影响大脑发育,甚至可能导致神经认知障碍、决策困难、行动迟缓等症状。

大脑的衰老是一个复杂的过程,涉及到了DNA破坏、慢性炎症和细胞磨损等多方面的因素,科学家们目前还无法确定其中哪个因素对衰老的影响最大。但布兰登和同事在对小鼠的下丘脑注射干细胞后,成功地将小鼠的寿命延长了20%,使每只小鼠平均可以多活2~4个月。该团队发现,给小鼠下丘脑注射的干细胞,可以分泌一种特别大量的微RNA,这种微RNA似乎可以减轻压力和缓解炎症,使小鼠大脑在衰老过程中,肌肉质量、耐性和学习、记忆、协调能力的下降有所减慢。据布兰登介绍,微RNA药物治疗,将有可能是未来30年里最具潜力的治疗方式。

第五大脑:心脏

尽管人们常说“用心思考”,但科学家们表示,人类真正用来思考的不是心,而是大脑。不过,已经有最新研究发现,人类的心脏确实具有一定的思考和记忆功能。

据专家统计,在世界上第一例心脏移植手术实施后的40年中,平均每10例接受换心手术的病人里,就会有1人出现手术后性格改变的情况。比如,英国的一名出租车司机在接受心脏移植手术后,突然性格大变,过去并不爱好文学的他开始变得文思泉涌,每天都要写诗。后经调查才发现,原来他移植的心脏曾经来自一名诗人。

经美国加州心脏学协会的医学家发现,心脏中有一种具有长期记忆和短期记忆能力的神经细胞,组成了一个微小但却极为复杂的神经系统,而且该系统允许心脏拥有某种自己的智力和记忆系统,可以不依靠大脑的指令而独立工作。因此医学家们相信,人类的心脏远不止是一个向全身输送血液的泵,而是一个具有某种思考能力的智能器官。

除了思考和记忆能力之外,还有实验表明,心脏很可能还具有判断能力。美国医学专家发现,心脏可以根据人体的需要来控制其他器官,尤其是大脑的血量情况,通过松弛或收缩血管来影响血压。而且在人体所有器官中,心脏的电磁场是最强的,心脏能产生比大脑强达5000倍的电磁信号。正因如此,甚至有科学家认为,相比大脑而言,心脏可能才是真正“人类思想的主宰”。不过,这种观点目前还未获得主流科学界的认可。

[译自西班牙《真有趣》]

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