益生菌左右人的情绪，影响大脑的情感决策和情绪认知
越来越多的研究证明，肠道微生物不仅在胃肠道功能中发挥重要作用，而且调节大脑功能，在情绪加工和认知功能中也发挥重要作用。调节肠道菌群组成可以改变宿主的神经功能。例如，小鼠长期摄取乳酸菌菌株可以改变其与情绪加工相关的脑区γ-氨基丁酸（GABA）的表达，并伴随着焦虑和抑郁样行为的减少。肠道菌群也可以影响大脑前额叶髓鞘形成的过程，表明肠道菌群除了情绪加工以外在高级认知功能中的作用。
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大多数肠道微生物对行为影响的证据都是基于动物的研究结果，只有少数研究可以支持人类中的类似关系。然而，由于人类研究中的心理评估结果仅仅基于自我报告的方法，因此无法从这些发现中得出关于益生菌对人类行为影响的确切结论。另一项研究表明，4-6周的益生菌摄入改变了健康女性中控制情绪和感觉加工的脑区的神经活动。
最近的神经科学研究强调了情绪与认知之间的密切联系。情绪决定一个人如何看待世界，组织记忆并做出相关决定。此外，大脑结构研究表明，与情绪加工相关的脑区与负责记忆形成和决策的脑区是紧密联系在一起的。
考虑到肠道菌群对情绪加工的影响以及情绪、记忆和决策之间的联系，研究人员推测补充益生菌调节肠道菌群可以影响情绪状态下记忆加工和决策的大脑机制。因此，研究人员设计了一项双盲实验，研究了口服复合益生菌补充剂对健康志愿者大脑功能以及自我报告的情绪和行为的影响。这是通过功能性磁共振成像（fMRI）来完成的，以测量应对决策和记忆任务的大脑活动。同时，评估益生菌对肠道菌群的影响。
研究发现，补充益生菌4周可以改变应对情绪记忆和情感决策任务的大脑激活模式，同时也伴随着肠道菌群的细微变化；肠道菌群组成也反映了自我报告的行为测量和记忆能力的变化。该研究结果2018年6月在线发表在《Gut Microbes》杂志上，这是首次报道补充益生菌同时对健康志愿者的行为、神经和肠道菌群水平上的显著影响。
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补充益生菌改善正性情绪和认知反应性
悲伤情绪或者说消极情绪是抑郁的重要指标，也是干预措施是否有效的重要指标。研究发现，补充益生菌4周会显著提高正负性情绪量表（Positive and negative affect schedule，PANAS）中的正性情绪得分。此外，研究人员使用莱顿抑郁严重性量表（LEIDS questionnaire）评估了参与者评估了参与者对悲伤情绪的认知反应，抑郁症患者往往对情绪变化表现出异常高的认知反应。补充益生菌可以显著降低健康志愿者对悲伤情绪的认知反应，表现为绝望和风险规避分数的显著降低。
图片来源：Gut Microbes，2018
益生菌改善记忆能力、改变大脑激活模式
因为情绪和认知是分不开的，补充益生菌可以影响情绪加工相关的脑区的活动，研究人员特别分析了益生菌对情绪加工相关的认知能力的影响，即决策和认知记忆。补充益生菌可以减少受试者在情感决策任务中选择最不愉快的刺激物的频率，反映了情感注意力的改善。
功能性磁共振成像分析发现，除了初级运动区和视觉区的激活以外，补充益生菌也与扣带回、楔前叶、顶下小叶、丘脑和海马旁回等大脑区域的活动相关。扣带回接收来自丘脑的神经纤维束，在结构上与海马旁回相连，反映其对情绪和记忆过程的影响。扣带回神经纤维连接与认知控制有关的部位，包括推理、决策和问题解决。扣带回前部主要调节情绪过程，而中后部则专门调节高级认知过程和记忆形成。楔前叶主要参与决策过程。在情感决策任务中，扣带回和楔前叶的神经活性变化表明益生菌对决策过程的影响。
图片来源：Gut Microbes，2018
此外，补充益生菌的受试者在情绪记忆任务中表现出小脑活动的明显不同。小脑不仅在运动功能中发挥作用，而且影响思想和情绪，对认知过程特别是程序性和情景性记忆检索具有重要意义。此外，补充益生菌也可以显著提高受试者对不愉快刺激物的反应准确性。这意味着记忆能力的改善，特别是情绪记忆方面。自我报告的行为量表评分与扣带回和小脑活动变化之间的显著相关性进一步提供证据表明益生菌对决策和记忆过程的影响。
补充益生菌改变肠道菌群
补充益生菌并不会改变健康受试者相关的复杂微生物群落的多样性或均匀性。然而，研究人员发现补充益生菌后，分别隶属于拟杆菌属和别样杆菌属的两种细菌分类单元明显增加。功能分析表明，唯一与益生菌摄入有关的代谢途径是烟酸和烟酰胺的代谢，它们在补充益生菌后显著降低。拟杆菌可以产生琥珀酸、乙酸和丙酸，这是短链脂肪酸的绝佳来源。在胃肠道特定区域的菌群组成变化可能不会在粪便样本中反映出来，益生菌可能间接地通过提供重要的微量营养物质（比如，烟酸）或诱导肠道中已经存在的有益菌（比如，产乙酸的细菌）的增殖来改变肠道菌群。
肠道菌群组成的变化与行为评分和脑成像结果相关
功能性磁共振分析中扣带回和小脑区信号变化、认知反应准确性以及行为量表评分之间存在显著的相关性。鉴于扣带回和小脑分别在决策和情绪加工中的作用，本研究结果进一步支持了益生菌影响行为的假设，这也反映在神经影像学检测结果中。总体来说，肠道菌群组成的变化反映了行为评分的差异以及对不同刺激的反应准确性。具体来说，受试者对不愉快刺激的反应准确性、抑郁评分和在莱顿抑郁严重性量表中的绝望评分与肠道菌群组成和丰度数据相关。拟杆菌属细菌丰度与对不同刺激的反应准确性显著相关，表明特定的拟杆菌属细菌物种与大脑记忆和认知之间的潜在联系。此外，较高的抑郁评分与参与淀粉和蔗糖代谢的代谢途径增加有关，这与此前发现的糖摄入与抑郁症之间的相关性是一致的。