生活在我们肠道里的微生物群落已经被证明会影响大脑功能和行为．然而，科学家们仍在努力解释肠道和大脑之间的交流是如何发生的。
朱棣文和他的同事们有瓦解机制肠道微生物影响小鼠对恐惧条件反射的适应。
通过使用经典的巴甫洛夫测试，作者首先训练老鼠将一种音调与触电引起的脚部疼痛联系起来，每次它们听到这个声音就畏缩。然而，在多次听到音调而没有受到电击后，老鼠随后对声音刺激停止了反应。
研究人员想知道肠道细菌在这些学习和遗忘反应中发挥了多大的作用。
为了达到这个目的，研究人员给小鼠注射了抗生素，然后播放了一种音调，并在此之后给予多次轻微的电击。因此，动物们学会了将噪音与疼痛联系起来。但当被肠道细菌寄生的老鼠从第三天开始就忘记了噪音和电击之间的联系时，接受抗生素治疗的老鼠继续对声音做出反应．
接下来，科学家们进行了活体脑成像和单细胞RNA测序，以研究单个脑细胞的结构和基因活性。他们在前额皮质的神经元中观察到树突棘的形成和消除过程的差异。树突棘是通过神经元之间突触连接的形成来参与学习和记忆的结构。前额皮质是涉及抑郁症、精神分裂症和自闭症等神经精神疾病的关键区域。
因此,与肠道菌群对照组相比，用抗生素治疗的小鼠显示出更多的树突棘消除和更少的脊柱形成．因此，较高的脊椎消除可能解释了为什么接受抗生素治疗的小鼠不能随着时间的推移消除可怕的刺激。
对来自内侧前额叶皮层的单个神经元的RNA测序显示，抗生素治疗对兴奋性神经元的影响比抑制性神经元更明显。那是符合的以前的数据显示肠道菌群对调节前额皮质髓鞘形成的影响。此外，对小胶质细胞的评估表明，这些细胞也受到微生物组变化的影响，从而改变了小胶质细胞介导的突触修剪。
此外，作者发现，与对照组相比，在肠道微生物缺乏的小鼠的脑脊液、血清和粪便样本中，4种肠道微生物衍生代谢物的水平减少，这些代谢物包括:苯基硫酸盐、焦儿茶酚硫酸盐、3-(3-磺基苯基)丙酸和吲哚基硫酸盐。在这些代谢物中，3-(3-磺基苯基)丙酸和吲哚基硫酸盐的衍生物与人类精神分裂症和自闭症有关。
总的来说，这些发现表明老鼠需要肠道微生物群对环境刺激的反应更新他们的行为．这里报告的肠道微生物相关的变化，包括与学习和遗忘有关的神经元的形状和活动，可能有助于更好地理解人类神经精神疾病，这些疾病的共同特征是认知和突触可塑性的改变。
参考:
朱志强，王志强，王志强，等。微生物群调节神经元功能和恐惧消除学习．自然．2019;574(7779): 543 - 8。doi: 10.1038 / s41586 - 019 - 1644 - y。
