临床前研究已经积累了证据表明，肠道微生物群的操纵可以调节情绪、认知和相关行为。益生菌作为人类神经和精神疾病的潜在治疗方法已在实验和临床研究中进行了研究。然而，关于人类肠道微生物组生态系统与大脑之间关系的数据很少，很少有神经影像学研究表明肠道微生物组与健康和病理条件下的磁共振成像 （MRI） 信号之间存在关联。

肠道微生物群可以影响人类行为。然而，由于大规模的多重测试问题，微生物组生态系统与人脑之间关系的研究面临弊端。当试图将数千种肠道细菌与数千种大脑体素相关联时，就会出现这个问题。

研究者对 133 名参与者进行了脑磁共振成像 （MRI） 扫描，参与者排除标准如下：(i) 除肥胖外，经半结构化访谈证实患有当前或过去的内科疾病（如代谢性疾病、癌症、炎症相关疾病）或丧失行为能力的精神疾病（如严重进食障碍或包括重度抑郁症在内的主要精神疾病先兆）；(ii) MRI 禁忌症（如幽闭恐惧症、哮喘、心血管疾病、心肌梗塞、心律失常等）。 (ii)核磁共振成像禁忌症（如幽闭恐惧症、铁磁性植入物）；(iii)急性或慢性酒精摄入过量；(iv)前一个月有感染的临床症状和体征，或前 3 个月接受过抗生素、抗真菌或抗病毒治疗；(v)怀孕和哺乳期。

方法上，作者应用了鸟枪法进行粪便基因组的高通量测序，使用患者健康问卷9（Patient Health Questionnaire 9， PHQ-9）评估抑郁症状，还拟合了机器学习算法，以同时预测所有细菌家族的RA中给定体素的值，从而对每个体素进行一次分析。之后使用标准神经影像学排列测试对体素进行了多次测试。使用这种方法能够将特定的肠道细菌家族与脑部 MRI 信号相关联，避免了大规模多重测试的困难，同时将性别、年龄和体重指数视为混杂因素。

从结果看，硒单胞菌科、梭状芽胞杆菌科和薇薇科在肠道中的相对丰度 （RA） 与小脑、视觉和额叶 T2 映射和弥散张量成像测量的改变有关。

Fig. 1Graphic display of the bilateral cer-ebellum in which the T2-mapping signalshowed an association with the bacterialfamilies

相反，真细菌科的相对丰度降低也与小脑中的T2定位值有关。

Fig. 2Graphic display of the middle frontal gyrus (a, right sagittal view) and the dorsomedial prefrontal cortex (b, left sagittal view) in which the axial diffusivity (AD)

值得注意的是，与肠道微生物组相关的大脑区域也与抑郁症状和注意力缺陷相关。

总的来说，该研究结果为识别受肠道微生物群影响的潜在大脑生物标志物提供了一种很有前途的方法。通过更深入地了解微生物群与大脑的联系，深入了解潜在的机制，并可能制定有针对性的干预措施，以减轻生态失调对大脑功能和心理健康的不利影响。

原始出处:

Contreras-Rodriguez O, Blasco G, Biarnés C, Puig J, Arnoriaga-Rodríguez M, Coll-Martinez C, et al. Unraveling the gut-brain connection: The association of microbiota-linked structural brain biomarkers with behavior and mental health. Psychiatry Clin Neurosci. 2024 Feb 29;10.1111/pcn.13655.