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肠和脑密切关系的背后是存在于肠道中的大量微生物在起作用。 4 我们将这些不同类型的细菌称为微生物组。和其他动物一样，人类的肠道微生物组内部存在着另一种亲密关系，需要相互依赖才能生存。肠道为细菌提供了生存和繁衍的场所，作为回报，细菌为我们执行了我们的身体无法独立完成的重要任务。
微生物组由许多不同类型的细菌组成，肠道中的生物多样性比身体其他任何地方都多得多。一个人的肠道里可以包含多达1 000种不同的细菌。它们中的大多数都属于两大类——厚壁菌门和拟杆菌门——约占整个微生物组的75%。
在本书中，我们不会花太多篇幅讨论某个单一物种的细菌，但只要说到细菌，就有好坏之分。肠道中的微生物大部分是好细菌，但不可避免地会混入一些坏细菌。这倒也不是什么问题，因为身体通常会确保好细菌和坏细菌保持适当的平衡。但是，如果饮食、压力以及其他精神或身体问题导致肠道细菌发生变化，就会引起连锁反应，从而对健康造成许多负面影响。
微生物组在身体机能中发挥了重要的作用。在医学上，这一观点相对较新。细菌对大脑的影响方面的研究尤其属于前沿研究（我们经常听说的细菌是“会让我们生病的细菌”，而不是作为一个有用的微生物团队来执行重要的任务，为我们服务）。但是多年来，科学研究确实证明了肠道细菌会影响人的心理功能。
大约在30年前的一项引人注目的研究中，研究人员发现肠道细菌的变化可能会影响人的心理功能，他们报告了一系列因肝功能衰竭而出现谵妄（肝性脑病）的患者。在肝性脑病中，坏细菌会产生毒素。研究表明，口服抗生素后，这些患者不再谵妄。这个发现清晰表明，肠道细菌的变化也会改变人的心理功能。
从那以后的几年里，我们积累了关于肠道微生物组如何影响心理健康的大量知识，我将在本书中给大家一一解释。例如，肠易激综合征和炎症性肠病等功能性肠病也会因细菌数量的改变而导致人的情绪发生变化。 5 还有一些临床医生认为精神科药物治疗计划中可以添加益生菌的摄入，这样有助于缓解焦虑和抑郁。还有，将精神分裂症患者的肠道细菌转移到实验室大鼠的肠道中，这些大鼠也开始表现出精神分裂症的症状。
肠道细菌对心理健康产生如此深远影响的主要原因是，它们负责制造我们在前面讨论过的许多大脑内的化学物质。如果没有正常的肠道细菌，多巴胺、血清素、谷氨酸和γ-氨基丁酸等神经递质的生成就会受到影响，而这些神经递质对情绪、记忆力和注意力的调节都至关重要。我们发现，许多精神疾病的根源在于这些化学物质的不足和失衡，而许多精神科药物的任务就是控制这些化学物质的水平。因此，如果肠道细菌与这些重要化学物质的产生密切相关，那么当肠道细菌发生改变时，就有可能损害整个复杂的身体和大脑功能网络。所以说，这一群微生物承担着很大的责任！
不同种类的细菌对大脑分泌的化学物质有不同的影响。例如，埃希菌、芽孢杆菌、乳球菌、乳杆菌和链球菌的比例和功能的变化会导致多巴胺水平发生变化，并可能导致帕金森病和阿尔茨海默病的发生。 6 异常肠道细菌的其他组合可能导致乙酰胆碱、组胺、内毒素和细胞因子的浓度异常升高，而这些物质会损害脑组织。
除了调节神经递质的水平，微生物群还以其他多种方式影响肠和脑的联系。它们参与其他重要化合物的生产，如脑源性神经营养因子（BDNF），这种因子支持已有的神经元保持活力并促进新的神经元的生长和连接。它们还会影响肠道壁的完整性和肠道屏障功能，保护大脑和身体其他部位免受需要禁闭于肠道内的物质的侵害。细菌还可以对大脑和身体的炎症产生影响，特别是抗氧化，而氧化是一种导致细胞损伤的有害过程。