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認知科學：導論/腸腦

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腸腦

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胃腸系統與人腦之間的聯絡正在被越來越多地研究，以發現這些器官系統相互影響的程度。對這種聯絡的科學探索正在顯著改變醫學對消化、情緒、健康和思維過程之間聯絡的理解。胃腸道和大腦之間發生的訊號被認為對維持身體的穩態、調節行為和減少疾病的發生至關重要[1] 腸道與大腦之間的溝通聯絡對於維持健康的腦功能和調節整體健康至關重要。

腸腦軸

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胃腸道與中樞神經系統之間的生化訊號傳遞被稱為腸腦軸。身體的幾個組成部分構成了腸腦軸，包括中樞神經系統、神經內分泌、神經免疫系統、下丘腦-垂體-腎上腺軸、自主神經系統的交感和副交感成分、腸神經系統、迷走神經和腸道菌群。[2]

伊萬·巴甫洛夫進行了一項關於腸道與大腦相互作用的重要演示。巴甫洛夫的狗唾液實驗表明了消化的頭期，隨後在響應感覺訊號（特別是食物的氣味和視覺）時釋放了胃液和胰液分泌物。[3]

腸腦軸被認為是一個複雜的雙向溝通系統，由激素、免疫和神經訊號介導 [4] 在消化道內生活著被稱為腸道菌群的微生物，這是一個複雜的群落，包含數量最多的細菌，為致病微生物提供屏障。[5]

腸道菌群與人類之間維持著共生關係。這些微生物透過收集能量、吸收短鏈脂肪酸（乙酸鹽、丁酸鹽和丙酸鹽）、合成維生素 B 和 K 以及代謝膽汁酸、固醇和異生物質來使人類受益。[6] 腸道菌群的失調與各種炎症和自身免疫性疾病相關。此外，飲食和整體健康的改變與腸道菌群組成的改變相關。[7]

個體腸道菌群的組成取決於幾個因素，包括出生時的分娩方式、遺傳易感性、年齡、營養、身體活動、環境因素、壓力、感染、其他疾病以及抗生素的使用。[8] 同樣，心理構成和腦功能現在被認為與腸道具有相互關係。腸腦軸為腸道菌群提供了一條途徑，隨後影響神經發育過程和腦功能。代謝疾病、精神疾病和合並非精神疾病與腸腦軸溝通的失調相關。[9] 腸道菌群的改變會威脅其組成和功能。這反過來會導致腸道和大腦之間現有的分子對話中斷，可能導致各種疾病。

腸腦與健康

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許多研究試圖確定腸道和腦活動之間的精確關聯，以及這對人類健康的影響。胃腸系統和大腦之間的相互作用與多種疾病相關，包括焦慮、抑鬱、帕金森病等等。[10] 這些疾病的一些預防措施已被證明是有效的。調節腸道菌群可以恢復健康，降低未來患病的風險。

越來越多的研究表明了腸道菌群與之對個體健康的影響之間的關係。患有神經發育障礙（如注意力缺陷多動障礙 (ADHD) 和自閉症譜系障礙 (ASD)）的人通常有胃腸道問題和改變的腸道菌群。[11] 由於 ADHD 和 ASD 與胃腸道問題相關，因此以腸腦連線為治療方法已被提出為一種很有希望的可能性。此外，有人建議腸道菌群可能有助於多發性硬化症 (MS) 等自身免疫性疾病的發展。[12] 壓力引起的腸道改變會影響大腦和行為，而像 MS 這樣的疾病是由壓力觸發或加重的。[13] 此外，肥胖被稱為一種精神疾病，通常與抑鬱症和其他可能由腸道菌群對能量平衡和體重影響引起的神經精神疾病相關。此外， 2 型糖尿病是阿爾茨海默病和帕金森病等神經退行性疾病的危險因素，可以透過靶向藥物進行治療，這些藥物對腸腦軸產生積極影響。[14]

情緒障礙，如焦慮和抑鬱，與大腦和胃腸道異常都有關。[15] 此外，下丘腦-垂體-腎上腺軸的過度活躍或失調是重度抑鬱症和焦慮症最可靠的生物學指標之一。在下丘腦-垂體-腎上腺反應性和腸道菌群之間發現了一種相關性，證明了腸道菌群在管理壓力和減輕壓力源反應中的作用。[16] 對於焦慮和抑鬱等精神疾病，使用精神生物製劑、益生菌和益生元有助於改變情緒、認知、行為和神經網路。益生菌還可以進一步減少壓力的感覺，並幫助減輕抑鬱症和焦慮症的症狀。[17] 此外，越來越多的研究表明，益生菌可以調節免疫系統抵抗感染性疾病、癌症、免疫炎症性疾病，並增強抵抗普通感冒和流感的防禦能力。[18] 現在有大量的經驗證據支援透過使用益生元和益生菌可以改變透過腸腦軸的認知和情緒過程。

參考文獻

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  1. ↑ Cryan, J. F. & O’Mahony, S. M. (2011). The microbiome-gut-brain axis: From bowel to behavior. Neurogastroenterology & Motility, 23, p. 187-192. doi: 10.1111/j.1365-2982.2010.01664.x
  2. ↑ Wang, Y. & Kasper L. H. (2014). The role of microbiome in central nervous system disorders. Brain Behavior & Immunity, 38, p. 1-12. doi: 10.1016/j.bbi.2013.12.015
  3. ↑ Filaretova, L. & Bagaeva, T. (2016). The realization of the brain-gut interactions with corticotropin-releasing factor and glucocorticoids. Current Neuropharmacology, 14(8), p. 876-881. doi: 10.2174/1570159X14666160614094234
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  5. ↑ Saxena, R. & Sharma V. K. (2016). 人類微生物組的宏基因組學洞察：其在健康和疾病中的意義。醫學與健康基因組學，第 107-119 頁。doi: 10.1016/B978-0-12-420196-5.00009-5
  6. ↑ Clarke, G., Stilling, R. M., Kennedy, P. J., Stanton, C., Cryan, J. F. & Dinan, T. G. (2014)。微型綜述：腸道微生物群：被忽視的內分泌器官。分子內分泌學，第 28 卷（第 8 期），第 1221-1238 頁。doi: 10.1210/me.2014-1108
  7. ↑ Shen, S. & Wong, C. H. Y. (2016)。引發炎症：腸道微生物群的作用。臨床與轉化免疫學，第 5 卷（第 4 期），第 1-10 頁。doi: 10.1038/cti.2016.12
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  9. ↑ Agusti, A., Garcia-Pardo, M. P., Lopez-Almela, I., Campillo, I., Maes, M., Romani-Perez, M. & Sanz, Y. (2018)。腸-腦軸、肥胖和認知功能之間的相互作用。神經科學前沿，第 12 卷（第 155 期），第 1-17 頁。doi: 10.3389/fnins.2018.00155
  10. ↑ Petra, A. I., Panagiotidou, S., Hatziagelaki, E., Stewart, J. M., Conti, P. & Theoharides, T. C. (2015)。腸道微生物群-腦軸及其對疑似免疫失調的神經精神疾病的影響。臨床治療學，第 37 卷（第 5 期），第 984-995 頁。doi: 10.1016/j.clinthera.2015.04.002
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  14. ↑ Kim, D. S., Choi, H., Wang, Y., Luo, Y., Hoffer, B. J. & Greig, N. H. (2017)。透過腸-腦軸進行帕金森病的新治療策略：胰高血糖素樣肽-1 受體通路。細胞移植，第 26 卷（第 9 期），第 1560-1571 頁。doi: 10.1177/0963689717721234
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