相信很多宝妈们在给宝宝擦屁屁时，顺便会看一眼宝宝的便便，看看的它的形状、颜色，以判断宝宝是否健康。

        最近，由北卡罗来纳大学教堂山分校开展的一项研究表明，婴儿 1 岁时便便中的微生物，还与 2 岁时的认知有关呢!具有某一特定细菌群落的婴儿，在 2 岁时的认知测试中会表现得更好!相关的研究结果刊登在精神病学顶级期刊，《生物精神病学》杂志上 [1]。

        该研究的通讯作者，Rebecca Knickmeyer ，兴奋地说道“这是第一次发现肠道微生物群落与人类认知发展之间具有联系!”[2]

        肠道微生物与大脑之间的联系已经毋庸置疑了，科学家们也总结出了数条肠脑交流的途径，或是通过迷走神经，或是通过血液循环，或是通过免疫系统 [3]。总之，条条大路通罗马!然而，肠脑交流的联系是何时建立起来的?目前，还没有那项研究能回答这个问题。

        科学家们已经知道，人类出生的第一年，是肠道微生物定植的关键时期。婴儿从母亲产道或经剖宫产后，碱性厌氧的肠杆菌就成功定植在婴儿的肠道中，成为婴儿肠道中的主导菌群。

        之后，伴随母乳喂养或配方奶喂养、以及添加辅食等，婴儿的肠道菌群种类变得越来越丰富，占主导地位的菌群也会发生动态变化。到 2 岁时，婴儿的肠道微生物群落逐渐趋向于成人的肠道微生物群落，变得更加多样化、更适应环境的变化 [4]。

        0- 2 周岁婴儿肠道微生物种类的动态变化图：不同颜色代表不同种类的微生物，同一柱状图的颜色种类越多代表微生物的种类越多

        与此同时，1 到 2 岁也是儿童脑部发育最具活力和最关键的时期。这一时期，婴儿的脑部体积迅速增加，到 2 岁时，大脑的体积可达到成人脑体积的 80%-90%![5]

        其中，与认知有关的大脑灰质增加量可达 149%，与运动相关的小脑增加量更是高达 240%。脑部的这些变化为婴儿的认知和运动提供了结构基础。不过，这一时期，脑部发育如果出现异常，也会导致儿童出现自闭症、精神分裂症等精神疾病 [6]。

        那么，婴儿的肠道微生物与婴儿的认知发展之间，是不是也存在某些联系呢?为了验证这个想法，Knickmeyer 副教授就带领团队开展了相关的研究。

        他们跟踪调查了 89 名健康婴儿，采集了他们在 1 岁时的粪便样本;利用结构核磁共振成像(sMRI)评估了这些婴儿在 1 岁及 2 岁时的大脑结构;还利用马伦早期学习量表(Mullen Scales of Early Learning)，从大动作、精细动作、视觉感知、语言表达和语言接受能力等共 5 个方面，评估了这些婴儿在 1 岁及 2 岁时的认知能力。

        首先，研究人员对这些婴儿的粪便样本进行了测序分析。就像每个人都有一种血型一样，根据肠道微生物之间的差异，这些婴儿可分成三组：C1 组有相对较多的普氏菌(Faecalibacterium)，C2 组有相对较多的拟杆菌(Bacteroides),C3 组有相对较多的瘤胃球菌(Ruminococcaceae)。这 3 组中，C1 组的微生物种类最多，C3 组次之，C2 组最少。

        不同的 3 个微生物群落，中间灰色实心圆圈代表占主导地位的细菌

        之后，研究人员对婴儿脑部的 sMRI 图像进行了分析。他们发现婴儿在 1 岁时，与视觉感知有关的脑部区域体积，在 3 个组别中是有差别的，其中 C2 组婴儿的最大;2 岁时与运动有关的脑部区域体积也有差别，C2 组婴儿的最小。其他脑区并无差别。

        接下来，研究人员又对这 3 组婴儿的认知测试结果进行了分析。他们发现 1 岁时的婴儿认知与肠道微生物群落之间并没有相关性。这可能跟此时婴儿认知发育的速度有关，也可能是由于此时的测试高度依赖婴儿父母，导致出现了偏差。

        但 2 岁时的婴儿认知却表现出很大的不同：C2 组的婴儿，认知得分最高(92 分);C1 组的婴儿，认知得分最低(72 分)。当然，这些婴儿的认知测试结果均在正常范围之内。不同微生物群落的婴儿认知得分结果这让研究人员很吃惊!因为 C2 组的微生物的种类更少，理论上推测，认知能力应该更低才对。毕竟，之前的研究表明，婴儿期的肠道微生物种类较少与不良的健康状况(如 1 型188bet在线平台网址 和哮喘)有关 [7，8]。

        为什么会出现这样的结果呢?研究人员又采用宏基因组学的方法，对这 3 组的微生物的代谢功能进行了预测分析。

        原来，C2 组肠道微生物中，与叶酸、生物素代谢有关的基因增加了，而与细菌致病性(如细菌的趋化性、细菌的运动)相关的基因减少了。这就解释了为何 C2 组婴儿的认知能力会更高了，因为叶酸是神经发育中重要的代谢物 [9]，而肠道微生物的致病性降低对神经系统的发育也是有好处的。

        如此看来，认知能力的“最佳”肠道微生物组合可能与其他健康状况的“最佳”肠道微生物组合不同。

        然而，“肠道菌群是否真的与发育中的大脑进行沟通吗?” Knickmeyer 副教授也提出了疑问。她表示“这是我们现在正在开展的工作，我们正在寻找可能涉及到的信号通路。”[2]

        虽然，当前的这些发现只是初步的，但研究人员认为早期干预肠道微生物群落的发展，可能是优化儿童认知发展或减少自闭症风险的关键。

        需要指出的是，这项研究只是找到了肠道微生物与儿童认知发展的相关性，并不意味着因果关系。另外，对婴儿粪便样本的采集，仅限于 1 岁时的 1 次取样。研究人员表示，采用多重测量的纵向研究将弥补这个不足，并有助于描绘肠道微生物群落变化与婴儿认知发展之间的动态联系。

        我们也期待，他们开展的后续研究，能够发现肠道微生物对人类大脑的具体影响，找出最优的肠道微生物组合，破解人类健康之谜!

        参考资料：

        [1] Carlson A L, Xia K, Azcarate-Peril M A, et al. Infant Gut Microbiome Associated with Cognitive Development[J]. Biological Psychiatry, 2017.

        [2]http://news.unchealthcare.org/news/2017/july/toddler-brain-development-bacterial-clues-found-in-dirty-baby-diapers

        [3] Sampson T R, Mazmanian S K. Control of brain development, function, and behavior by the microbiome[J]. Cell host & microbe, 2015, 17(5): 565-576.

        [4] Bokulich N A, Chung J, Battaglia T, et al. Antibiotics, birth mode, and diet shape microbiome maturation during early life[J]. Science translational medicine, 2016, 8(343): 343ra82-343ra82.

        [5] Pfefferbaum A, Mathalon D H, Sullivan E V, et al. A quantitative magnetic resonance imaging study of changes in brain morphology from infancy to late adulthood[J]. Archives of neurology, 1994, 51(9): 874-887.

        [6] Knickmeyer R C, Gouttard S, Kang C, et al. A structural MRI study of human brain development from birth to 2 years[J]. Journal of Neuroscience, 2008, 28(47): 12176-12182.

        [7] Kostic A D, Gevers D, Siljander H, et al. The dynamics of the human infant gut microbiome in development and in progression toward type 1 diabetes[J]. Cell host & microbe, 2015, 17(2): 260-273.

        [8] Abrahamsson T R, Jakobsson H E, Andersson A F, et al. Low gut microbiota diversity in early infancy precedes asthma at school age[J]. Clinical & Experimental Allergy, 2014, 44(6): 842-850.

        [9] Chatzi L, Papadopoulou E, Koutra K, et al. Effect of high doses of folic acid supplementation in early pregnancy on child neurodevelopment at 18 months of age: the mother–child cohort ‘Rhea’study in Crete, Greece[J]. Public health nutrition, 2012, 15(9): 1728-1736.