به نظر می رسد مغز ما از نظر جسمی از روده ما فاصله دارد ، اما در مطالعات سال های اخیر دلایل محکمی را برای این باور به وجود آورده است که اجتماعات عظیم میکروبی متمرکز در دستگاه گوارش ما ارتباطی بین مغز و روده ها ایجاد می کند. میکروبیوم روده بر عملکردها و احساسات شناختی تأثیر می گذارد ، بر روحیه و سطح اختلالات روانی و حتی بر پردازش اطلاعات تأثیر می گذارد. اما درک اینکه چطور میکرو فلور این کار را انجام می داد دشوار بود.
تا همین اواخر ، مطالعات مربوط به ارتباط بین روده ها و مغز ، عمدتاً تنها ارتباطی بین وضعیت میکرو فلور روده و فرآیندهای رخ داده در مغز را نشان می داد. اما اکتشافات جدید به ما امکان می دهد بر اساس مطالعاتی که نشانگر درگیری میکروبیوم در پاسخ به استرس باشد ، تصویری دقیق تر ایجاد کنیم.
محققان با تمرکز بر واکنشی مانند ترس ، و به ویژه در مورد چگونگی از بین رفتن ترس ، مطالعه کرده اند که چگونه موش ها با میکرو فلور کاهش می یابد. آنها اختلافاتی در شبکه های عصبی ، فعالیت مغز و بیان ژن ها نشان دادند.
آنها حتی چهار ماده خاص را شناسایی کردند که می توانند در این تغییرات نقش داشته باشند. ممکن است خیلی زود پیش بینی شود که پس از درک این ارتباط بین میکرو فلور روده و مغز ، چه درمانی می توان ارائه داد ، اما این تفاوت های خاص این فرضیه را تأیید می کند که این دو سیستم عمیقاً به هم پیوسته اند.
به گفته کریستوفر لوری (کریستوفر لوری) ، استادیار فیزیولوژی یکپارچه در دانشگاه کلرادو در بولدر ، تعریف این مکانیسم های تعامل با مغز وظیفه اصلی در مطالعه میکروبیوم است. وی گفت: "دانشمندان ایده های جالبی دارند."
کوکو چو ، نویسنده اصلی پژوهش و پژوهش جدید کالج پزشکی ویل کرنل ، به این مفهوم علاقه مند شد که میکروارگانیسم های موجود در بدن ما می توانند بر احساسات و اعمال ما تأثیر بگذارند. چند سال پیش ، وی تصمیم گرفت با همکاری روانپزشکان ، میکروب شناسان ، ایمونولوژیست ها و دانشمندان سایر زمینه ها ، این تعامل ها را با جزئیات کامل بررسی کند.
محققان برای توسعه مهارتهای رفتاری با موش ها ، آموزش كلاسیكی انجام دادند كه به بعضی از آنها آنتی بیوتیك داده شد تا میزان میكروفلورا را در بدن خود بطور چشمگیر كاهش دهد و بعضی از آنها در محیط استریل رشد كردند به گونه ای كه به هیچ عنوان میكروفلور ندارند. همه موش ها به همان اندازه خوب یاد گرفتند که از صدا نترسند ، و پس از آن الکتروشوک.
وقتی دانشمندان از تأثیر الکتروشوک بر روی موش ها دست کشیدند ، موش های معمولی به تدریج یاد گرفتند که از صدا نترسند. اما در موشهای "استریل" ، که در آن تعداد میکروفلور کاهش یافته یا اصلاً میکرو فلور وجود ندارد ، ترس از بین نرفت - با شنیدن سیگنال ، آنها معمولاً بیشتر از موش های معمولی می ترسیدند.
محققان با نگاهی به قشر جلوی مغز میانی ، ناحیه قشر مغز که واکنشهای ترس را پردازش می کند ، متوجه شدند که تفاوت های مشخصی در موشها با کاهش میکرو فلور وجود دارد: فعالیت برخی ژن ها کمتر بود. سلولهای گلیال از گونه های مشابه توسعه نیافته اند. به اصطلاح ستون فقرات دندریتیک - بیرون زدگی در سلولهای عصبی مرتبط با فرآیند پردازش و یادگیری اطلاعات ، کمتر دیده می شود و اغلب از بین می رود. در سلولهای یک گونه ، سطح پایین تر فعالیت عصبی مشاهده شد. به نظر می رسد موش های بدون میکروبیوم سالم نمی توانند ترس را فراموش کنند و یاد بگیرند که نترسند. و محققان توانستند این را در سطح سلولی ببینند.
محققان همچنین دریافتند كه چگونه حالت میكرو فلور روده باعث این تغییرات شده است. یک گزینه ی ممکن این بود که میکروب ها سیگنال هایی را از طریق عصب واگ طولانی به مغز می فرستند ، که سیگنال های حسی را از دستگاه گوارش به ساقه مغز منتقل می کند. اما پس از انتقال عصب واگ ، رفتار موش ها تغییر نکرد. علاوه بر این ، این امکان وجود داشت که فلور روده بتواند پاسخ هایی در سیستم ایمنی بدن که بر مغز تأثیر می گذارد ، استخراج کند. اما تعداد و درصد سلولهای ایمنی در همه موشها یکسان بود.
با این حال ، محققان چهار نوع ماده ترشح شده توسط میکروارگانیسم های روده را تحت تأثیر قرار داده و بر اتصالات عصبی تأثیر می گذارند ، که در سرم خون ، مایع مغزی نخاعی و مدفوع موش ها با میکرو فلوری ناکافی بسیار کمتر است. در حال حاضر ارتباطی بین برخی از این مواد و اختلالات عصبی در انسان پیدا شده است. به گفته میکروبیولوژیست دیوید آرتیس ، مدیر مؤسسه تحقیقات بیماریهای التهابی روده در دانشکده پزشکی ویل کورنل و نویسنده اصلی این تحقیق ، دانشمندان شاغل تحت رهبری وی گفته اند که میکرو فلور می تواند برخی مواد را به مقدار زیادی ترشح کند و برخی مولکول ها نفوذ کنند. مغز
ملانی گاراو ، استادیار آناتومی ، فیزیولوژی و سیتولوژی ، دانشگاه کالیفرنیا ، می گوید ، در بسیاری از آزمایشگاه ها علاقه زیادی به شناسایی مواد خاص باکتری که در سیگنالینگ سیستم عصبی نقش دارند ، وجود دارد. متابولیت های بی شماری احتمالاً در چنین فرایندهایی دخیل هستند و مسیرهای متابولیکی درگیر هستند.
Emeran Mayer ، استاد پزشکی در دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس و مدیر مرکز Neurobiology Oppenheimer در برابر استرس و مقاومت به استرس ، خاطرنشان می کند که مطالعات سایر اختلالات مانند افسردگی ، همچنین نشان دهنده ارتباط با برخی از مواد منتشر شده توسط میکروب ها است. اما هیچ اجماعی وجود ندارد که کدام یک از آنها در بروز هرگونه اختلال نقش داشته باشد. و در حالی که بسیاری از مبتلایان به اختلالات مغزی دارای میکرو فلور روده ای هستند که به وضوح تغییر یافته است ، اغلب مشخص نیست که آیا این تغییر علت یا اثر این بیماری است یا خیر. تغییر در وضعیت میکرو فلور می تواند منجر به مشکلات عصبی شود ، اما بیماری ها همچنین می توانند باعث تغییر در وضعیت میکروبیوم شوند.
در این زمینه ، نه تنها در مورد پیامدهای اختلال در میکرو فلور ، بلکه در مورد میکرو فلور سالم اختلاف نظر وجود دارد. Lowry گفت: "مدت طولانی ما بر این واقعیت متمرکز شدیم که می توانستیم انواع خاصی از باکتری ها را شناسایی کنیم که خطر ابتلا به اختلالات و بیماریهای مرتبط با استرس را ایجاد می کند یا مقاومت در برابر آنها را ایجاد می کند ، و شاید لازم نباشد که یک میکروب خاص باشد ". حتی در افراد سالم ، میکرو فلور بسیار متفاوت است. میکروبهای خاص ممکن است اهمیت چندانی نداشته باشد که میکرو فلور به اندازه کافی متنوع باشد - دقیقاً مانند بسیاری از انواع مختلف جنگل های سالم ، ممکن است یک نوع خاص از درخت مورد نیاز نباشد.
با این حال ، بررسی تأثیر میکرو فلور بر روی سیستم عصبی یک حوزه علمی جدید است و نتیجه گیری از نتایج آزمایش های قبلی مبنی بر اینکه آیا تغییر در میکرو فلور به این واقعیت کمک می کند که حیوانات مهارت توسعه یافته را فراموش کرده و از ترس متوقف شوند یا غیر منطقی و متناقض عمل کنند.
در مورد نتیجه گیری های كوكو چو و همكارانش ، آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند ، زیرا دانشمندان می توانند شواهدی از وجود ساز و كار خاصی ارائه دهند كه باعث رفتارهایی می شود كه مشاهده می كنند. کرستن تلیش می گوید ، مطالعات حیوانی مانند این به ویژه برای تقویت ارتباط روشن بین سیستم عصبی و میکرو فلور روده مهم است ، حتی اگر هدف آنها یافتن راه هایی برای درمان افراد نباشد. استاد پزشکی دانشکده پزشکی دیوید گفن در دانشگاه کالیفرنیا ، لس آنجلس. او می گوید: "نحوه انجام فرآیند" پردازش "احساسات و دانش در مغز انسان با آنچه در حیوانات اتفاق می افتد متفاوت است و استفاده از آن بسیار دشوار است."
از لحاظ تئوریکی ، وجود برخی از مواد آزاد شده توسط میکرو فلور می تواند به تعیین چه کسی در معرض آسیب پذیری بیشتری نظیر اختلال استرس پس از سانحه (
PTSD) است کمک کند. آزمایشاتی مانند این حتی می تواند مسیرهای بین مغز و میکروبیوم را که می تواند تحت تأثیر درمان قرار بگیرد تعیین کند. Emeran Meyer می گوید: "این آزمایشات با موش ها همیشه امید زیادی به ما دادند که به مرحله تحقیقات مداخله نزدیک می شویم." اما فرآیندهای رخ داده در مغز موشها کاملاً مطابق با فعالیت مغز انسان نیستند.
علاوه بر این ، در انسان و موش ، فرآیند تعامل بین مغز و میکرو فلور روده متفاوت است ، و این اختلاف توسط مایر می گوید ، در انسان ، مداخلات برای تغییر میکرو فلوری روده می تواند در شیرخواری و اوایل کودکی مؤثر باشد ، هنگامی که میکرو فلور روده هنوز در حال توسعه است و برنامه نویسی اولیه در مغز انجام می شود.
دانشمندان در آخرین مطالعه خود ، در زمان شیرخوارگی ، یک دوره زمانی خاص را مشاهده کردند ، هنگامی که موش ها به میکرو فلور نرمال نیاز داشتند تا توانایی سرکوب ترس در بزرگسالی را داشته باشند. موشهایی که در طی سه هفته اول کاملاً از اثر میکروبها جدا شده بودند ، سپس در شرایطی قرار گرفتند که با موش هایی که دارای میکرو فلور روده نرمال بودند ، قرار بگیرند. موش های "استریل" میکروب هایی را از سایر موش ها جمع آوری کردند که منجر به رشد آنها از میکرو فلوری غنی شد. اما هنگامی که آنها بزرگ شدند ، و همان آزمایشات با آنها در مورد " ترس ،" انجام شد نتایج آنها هنوز کم بود. در سن فقط چند هفته ای ، همه آنها خیلی زود پیر شدند تا مهارت عادی یادگیری برای سرکوب ترس خود را بدست آورند.
معلوم شد که در چند هفته اول پس از تولد ، میکروفلور بسیار مهم است - و این مشاهده کاملاً با یک مفهوم جهانی تر سازگار است ، براساس آن زنجیره های عصبی که توانایی کنترل ترس را کنترل می کنند در سنین پایین حساس هستند.
دانستن اینکه چه چیزی باعث ترس می شود و توانایی سازگاری با آن که دیگر تهدیدی نیست ، می تواند برای بقا حیاتی باشد. عدم توانایی در سرکوب احساس ترس در افرادی که از اختلال PTSD رنج می برند نیز مشاهده می شود و با سایر اختلالات مغزی همراه است ، بنابراین افزایش دانش علمی ساز وکارهای تأثیرگذار بر این شبکه عصبی می تواند به درک انواع اصلی رفتار انسان کمک کند و راهی را برای انتخاب گزینه های درمانی فراهم کند.
در مقیاس تکاملی ، فلور روده انسان در بین افزایش جمعیت شهری تغییر کرده است ، و اختلالات مغزی مورد توجه قرار می گیرد. Lowry می گوید ، میکروب های بیشماری که در هریک از ما زندگی می کنند ، همراه با گونه های ما تکامل یافته اند ، و بسیار مهم است که درک کنیم که چگونه آنها بر سلامت جسمی و روحی ما تأثیر می گذارند. از طریق میکرو فلور ، محیط می تواند بر سیستم عصبی ما نیز تأثیر بگذارد ، که این روند، روند مطالعه سلامت و بیماری های مغز را پیچیده تر می کند.
