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最近，“肠-脑轴”成了热门词。“轴”一词能让人联想到一条笔直的道路，从肠道直通大脑，还能影响大脑功能。实际上，肠道和大脑之间的通路，并不只是一条简单的“轴”，而是一张由高速公路和其他各类道路交织而成的错综复杂的“交通网”。其中有一些蜿蜒曲折的“林中小径”，各种“车辆”穿行其间：有的上行至大脑，有的下行到肠道，还有些尚在途中“装卸货物”，或者在等“绿灯”。各条道路秩序井然，协同合作，帮助我们保持最佳的健康状况。
直到现代，人们才发现肠道和大脑之间的联通方式。19世纪末20世纪初，英国科学家贝利斯和斯塔林对消化系统功能的研究结果令人吃惊。彼时，他们正试图确定是哪条神经触发了肠道的“蠕动反射”。所谓的“蠕动反射”是蠕动波在肠道里推动食物前进，肠道受其刺激随之挛缩和舒张。他们通过研究发现，控制肠道蠕动波的并非某个特定的神经，而是一个复杂的神经微电路网。这张神经微电路网仿佛一个小型大脑，边自主工作边说：“营养供应着实重要，就算上级没有下达输送营养的命令，也不能停止，所以我要自行获取营养。”后来，人们称这个“第二大脑”为肠神经系统（ENS），以区别于周围神经系统的其他部分。
“第二大脑”的发现打破了人们关于人体内只有一个大脑的传统认知。那么，问题随之而来，第一个问题就是：两个“大脑”之间如何交流？在对动物模型进行了50多年的研究之后，研究者发现大脑和胃肠道系统之间确实存在一张密集的通信网。我们可以将大脑和胃肠道系统比作两大城市，这张通信网涵盖了连接两大城市的不同道路：高速公路可实现迅速直达，保证信息高效交换；水路可在两地之间传递其他类型的信息；最后就是空中航线，能够实现短时间内从远处传递消息。
总而言之，“肠-脑轴”这个多元通信系统像一张复杂的网络，不仅涉及大脑和胃肠道的神经，肠道微生物群、内分泌系统和免疫系统的细胞也参与其中。
我们可以想象一个恢宏、庞杂的场景，其中参与者角色众多，形态各异：食物在肠道里蠕动；营养素分子透过肠壁发出信号；肠道菌群对食物做出反应，并向大脑和肠道分别发送信息；巨噬细胞和其他免疫细胞与微生物群协同合作，决定什么物质可以通过、什么物质禁止通行，面对不善的来客，立即召唤免疫系统的炎症哨兵来送客；神经通路一边接收来自大脑的信号，一边接收来自肠道的信号，并将其分门别类，传导至其他器官。
综上，“肠-脑轴”网络由以下3个沟通渠道组成。
① 神经纤维。 相距甚远的器官之间可以通过神经纤维进行直接快速的交流。大脑向肠道发送刺激信号，同时接收消化系统的感官信息。这条“高速公路”是迷走神经，是12对脑神经中的第10对。它始于大脑，途经心脏、消化系统、泌尿系统和性器官，路途漫长，由此构成了一张由60 000条神经纤维组成的网络。
② 体内激素。 错综复杂的血管网络——前文中提到的“水路”——贯穿我们的全身。携带信息的激素可以通过血液遍布全身，控制着人体基本功能，如对焦虑、压力做出反应，当然还能传递饱腹感、饥饿感或触发嗜甜的感觉，控制饮食行为和食欲大小。
③ 产生细胞因子的免疫细胞。 这些细胞因子能够瞬间令人全身产生反应。肠道中有一个免疫细胞群，专门负责微生物群、肠道细胞和大脑之间的交流。
肠道微生物通过“肠-脑轴”网络的上述3种通信渠道（神经纤维、体内激素和免疫细胞）与中枢神经系统进行交流。
肠道微生物通过直接与免疫细胞、神经细胞相互作用，释放它们的代谢产物，比如短链脂肪酸。我们在“ 肠道菌群以什么为食？ ”中讨论过短链脂肪酸。这些分子看起来很普通，归根结底不过是醋中的醋酸、黄油中的丁酸或某些奶酪中的丙酸。不过，它们可以彻底改变胃肠道细胞的功能。正如我们所见，它们滋养和保护着肠黏膜上皮细胞，与黏膜上的免疫细胞交流、互动，并通过肠道屏障和血脑屏障进入大脑。此外，看似微不足道的营养素——膳食纤维对人体健康非常重要的另一个原因是：膳食纤维在结肠中消化并转化为短链脂肪酸，而短链脂肪酸除了能滋养和保护肠道外，还有助于更好地调节免疫反应，并能直接与大脑交流。我们将在第8章中详细讨论。
那么，微生物群传递的信息会产生哪些具体影响？这些信息通过影响大脑、免疫系统和肠道的活动，使微生物群得以控制我们对压力的反应、焦虑和抑郁的程度、疼痛反应、饮食行为、食欲，以及许多其他至今尚未被证实的，诸如身体和精神方面潜在的功能。
其中，肠道菌群最神奇的干预机制之一是控制饥饿感和饱腹感。大多数影响饥饿感的分子是由肠道的内分泌细胞产生：在我们饱餐一顿后，这些细胞会产生不同类型的激素，如酪酪肽（一种胃肠道肽类激素），它们通过血液循环进入大脑，在那里与特定的受体结合，以产生饱腹感。如果所吃的食物富含膳食纤维，微生物群就会产生非常珍贵的短链脂肪酸。我们在前文中已经简述了短链脂肪酸对肠壁、免疫系统和大脑的作用。此外，它们能刺激内分泌细胞，使其产生更多的酪酪肽。因此，饱腹感持续的时间更长，我们吃得更少；而不仅仅是因为同等质量的食物膳食纤维体积更大，更容易填满我们的胃。
不仅如此，这个看似很小的微生物世界，影响着我们微妙复杂的心理状况。针对动物模型进行的几项研究的结果表明，体内缺乏微生物群的小鼠和昆虫的行为发生了改变，研究人员称之为“抑郁动物模型”。比如，样本中的小动物总是孤处，不主动探索外界；它们倾向于只与和自己有相似情况的同类进行互动、社交；此外，动物配偶的选择受到肠道细菌的强烈影响。
有一个特别有趣的例子：果蝇总是选择那些身上定殖着与自己身上相同的微生物群的果蝇作为性选择对象，因为它的微生物群能合成一种特定的信息素前体，吸引带有相同微生物群的动物进行交配。类似的机制也发生在鬣狗身上，细菌会影响气味分子的产生，而散发出的气味则是鬣狗吸引异性的信号。通过这种方式，微生物群“指引”其宿主选择配偶，为相似动物之间的互相选择创造优势。更深入地说，这种机制的次要效应就是微生物群能够影响其宿主的物种进化过程。那么，这种机制是否也适用于人类？目前，我们还不得而知，但我们可以假设，这些机制如果在其他哺乳动物和昆虫身上起作用，那也许同样适用于人类。谁知道呢，说不定几年后我们会用一个更加具体的术语来谈论胃部的感觉而非现在这样泛泛而谈，甚至会给一些决定我们意识和“自发”行为的细菌命名。
我们会在本书后面了解到，多吃全谷物、豆类、蔬菜和水果有助于体内的微生物群维持最佳的状态，以保障我们的身心健康，有助于长寿。个体保持健康也有利于整个物种的繁衍，不过，谁知道这种饮食方式会不会让我们更有吸引力……
血清素是人体内不可或缺的、难得的“复合型人才”：不仅控制着肠道蠕动、血小板聚集、骨骼发育、心脏功能，而且能调节免疫反应；作为褪黑素前体，有助于睡眠规律；另外，在中枢神经系统中，血清素充当着神经递质，控制着情绪、食欲、攻击行为和性行为以及痛觉敏感度。血清素如此优秀，它被发现了两次也就不足为奇了。第一个发现者是意大利学者维托里奥·埃尔斯巴美尔（Vittorio Erspamer）。20世纪30年代初，埃尔斯巴美尔在意大利帕维亚大学工作，从事分析从兔子、软体动物和青蛙的皮肤、肠道获取的某些物质的特性，研究这些动物的平滑肌的收缩情况。其中有种物质是由肠道的某些特定细胞产生的，因此，埃尔斯巴美尔将其命名为“肠胺”。接下来的20年里，他和其他科学家继续研究其特性，他们发现肠胺对心脏有影响，并且在唾液腺中也发现了这种物质。
1940年，在世界另一端的美国，一家名为克利夫兰的诊所里，欧文·佩奇正在研究高血压病，试图在血清中识别其病理的介质。然而，他发现有一种污染物干扰了他的实验。因此，他聘请了两位生物化学家莫里斯·拉波特（Maurice Rapport）和阿尔达·格林（Arda Green），试图分离出这种干扰物质。二人成功分离出这种物质，并将其命名为“血清素”（serotonin）。4年后，人们发现“肠胺”和“血清素”是同一种物质时，就弃用了“肠胺”一词，延用“血清素”至今。
我们体内的大部分血清素由肠道中一些被称为肠嗜铬细胞（胃肠道的内分泌细胞）的特殊细胞产生。这些细胞的排列形式使得它们可以接收化学和机械刺激，并通过产生血清素给予回应。当这个机制被激活时，肠道的平滑肌会以一种精确而有序的方式收缩，从而产生蠕动反射（在本章开头有详细论述）。接着，蠕动反射推动着肠道内的内容物“从上而下”，朝着直肠而去。肠嗜铬细胞会根据不同类型的刺激产生血清素：一些是机械刺激，例如食物通过肠道；另一些是微生物群产生的物质，例如短链脂肪酸（对，还是它们！）直接作用于肠嗜铬细胞以刺激血清素的产生。
微生物群与人体细胞的交流最有趣的特点是，发出血清素分泌信号的不是某种特定分子，而是肠道细菌产生的各种物质。因此，从这个角度上说，请记住本书后面会提到的关键词之一—— 多样性： 我们吃的食物的种类越多，肠道内的细菌种类就越多，即生物多样性愈加明显，我们的身体就更健康，大脑就更聪明、愉悦。
虽然有超过90%的血清素是在肠道中产生的，但大脑也会合成少量血清素。在中枢神经系统中，每百万个神经元中只有一个能够产生血清素。这些神经元集中在大脑的特定位置，支配整个神经系统，调节人的行为和大脑的许多功能，我们的情绪、食欲和记忆都会受到其影响。正因如此，许多药物（如大多数常用的抗抑郁药、一些治疗偏头痛的药和许多治疗精神病的药物）都是通过靶向中枢神经系统中的血清素受体来发挥作用的。
血清素能够控制人的情绪，给人带来幸福感，因此，大脑中产生的血清素也被称为“幸福分子”。这解释了为什么人们想方设法提高体内血清素的水平。
血清素的前体——在某种意义上也可以说是血清素的父亲——叫色氨酸，它是5种必需氨基酸之一。有人认为多吃富含色氨酸的食物可以改善我们的情绪。那么，如果我们大量进食富含色氨酸的奶酪和牛奶，我们的情绪会有所改善吗？现实并非那么简单，科学证据也不支持这种说法。因此，如果吃一小块奶酪能让我们感到开心，那真是太好了，但我们别指望这么做能提高大脑中血清素的水平。
大脑中血清素的长期调节依赖于更复杂的机制。例如，炎症会减少大脑中的血清素，基于情绪调节的心理治疗能够提高大脑中血清素水平。科学证据表明，心理治疗、冥想、产生简单愉快的想法以及想到美好的经历都可以刺激大脑中血清素的合成。因此，血清素水平和情绪之间似乎存在双向关系：血清素影响情绪，情绪影响人体合成血清素的能力。
另一种提高血清素水平的方法是晒太阳。研究结果表明，与一年中的其他时候相比，冬季人体内的血清素水平最低，即在冬季或在缺乏阳光的条件下，更容易频繁出现焦虑和抑郁，甚至有恶化的可能——想一想，如果生活在北欧地区的人长时间处于黑暗中会发生什么？这些研究数据有相关的临床证据，我们会在第27章中再次讨论这个话题。
还有一种提高血清素水平的方法是体育锻炼。锻炼量为多少以及如何锻炼才能取得成效呢？关于这方面的研究很少，但这些少量的研究结果可以表明，以“习以为常”（既不过于剧烈，又不过于温和，个人认为适合自己）的方式进行的有氧运动有助于对抗焦虑和抑郁情绪。
因此，当我们轻快散步时，请注意调整脚步和呼吸。
如果我们能在树林里散步，那就更好了：科学研究结果表明，在布满高大树木的树林里散步有助于缓解焦虑和压力。研究人员称之为“森林浴”。因此，当我们漫步在森林中时要全身心投入其中，充分体验和感受“森林浴”，应保持“我要好好欣赏，闻一闻自然的味道，深呼吸”的心态，而不是“伙计，在这儿，你不能打电话！”的心态。我们会在第28章中深入探讨锻炼的问题。
但是，仅提高血清素水平真的就能让人变得快乐吗？其实不然。把获得快乐、幸福和积极的生活态度归因于单个因素的想法有些自以为是，因为幸福可能是多方面因素共同作用的结果。科学界不断讨论、重新定义着决定人类心理健康的所有因素，并把它们描述得愈发详尽。一切有益于我们的身体的，包括食物，对我们的情绪和大脑都有好处。
至于神经生物学领域，相关证据表明人为了获得快乐，体内与精神压力相关的化学信号和与积极情绪相关的化学信号之间的“天平”必须向后者倾斜。皮质醇是人体内主要的压力介质，它是触发“逃跑还是战斗”反应的关键物质。当危险迫近时，皮质醇能挽救人的生命。然而，当我们长期处于压力中时，身体会稳定地产生过量的皮质醇，从而导致我们的大脑长时间进行与焦虑和抑郁有关的变化，这个变化也可以说是人体的一种警觉状态。
如果说这个“天平”的这一端是“消极”的介质皮质醇，那么，它的另一端则是“积极”的介质，例如血清素、多巴胺和催产素。多巴胺能够使人产生快乐、满足感和愉悦感等，而催产素也被称为“爱的激素”，因为它能促进母子依恋关系的建立，引发母亲的哺乳行为，维系良好的伴侣关系，增强群体凝聚力。
因此，在神经生物学层面上，决定幸福的“天平”倾向于“积极”介质，而非“消极”介质。好消息是，为了帮助我们的身体合成“积极”介质，培养积极情绪，我们可以在餐桌上做很多事情；但在详细了解如何做之前，不妨停下来倾听乔瓦尼说了些什么。