这项由南加州大学多恩西夫文学、艺术和科学学院（USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences）生物科学教授斯科特·卡诺斯基领导的研究表明，肠道可能有助于记忆形成，特别是当经历涉及寻找和进食食物时。
这项发表在《自然通讯》上的研究检查了迷走神经，这是人体消化系统与大脑之间的主要通讯通路之一。已知该神经会影响消化、食欲和饱腹感。新发现表明，它可能还携带帮助大脑存储记忆的信息。
肠道信号如何到达记忆中心
在大鼠实验中，研究人员发现，食用营养丰富的食物会增加与海马体相连的神经元中乙酰胆碱的释放。海马体是大脑中在学习记忆中起核心作用的区域。
乙酰胆碱是一种神经递质，有助于大脑记录新信息并形成记忆。这种增加依赖于从肠道通过迷走神经传递的信息。
当研究人员阻断迷走神经的通讯时，动物进食后乙酰胆碱水平不再上升。这些大鼠在要求它们记住最近发现食物位置的测试中也表现得更加吃力。
营养成分比甜度更重要
实验还表明，大脑的记忆系统对食物的营养成分有反应，而不仅仅是对其味道的愉悦或甜度有反应。
摄入糖或脂肪的大鼠在与记忆有关的大脑通路中表现出强烈的活动。相比之下，被喂食味道甜美但低热量或无热量液体的动物则没有产生同样的反应。
结果表明，大脑能区分风味和实际营养价值。仅凭甜味不足以激活与记忆相关的通路。
“我们认为这种机制可能是为了帮助动物记住关于食物来源的重要信息而进化出来的，”该研究的第一作者、卡诺斯基实验室的博士生洛根·劳尔说。回忆某些植物在春天最先发芽的位置可以帮助饥饿的动物找到重要的营养物质。来自肠道的信号告诉大脑，“这顿饭提供了宝贵的营养，所以要记住你在哪里以及如何获得它的。”
食物位置记忆为何重要
对于野生环境中的动物来说，记住可靠食物来源的位置对于生存至关重要。提供有用营养的一餐可能会触发肠道发送信息，鼓励大脑存储关于食物发现地点和获取方式的细节。
这一过程可能有助于解释为什么某些饮食经历变得特别令人难忘。身体的设计可能是为了更加重视那些提供能量或有价值营养的餐食。
不健康的饮食可能会削弱该通路
尽管富含糖和脂肪的食物产生了强烈的短期记忆反应，但随着时间的推移，频繁接触这些食物会产生相反的效果。
生命早期食用高脂肪和高糖饮食的大鼠后来显示出肠道和海马体之间的通讯变弱。即使它们恢复到更健康的饮食，其与记忆相关的大脑反应仍然减弱。
这些动物在测试其记住食物位置能力的任务中表现也较差。结果表明，长期食用不健康食物可能会干扰最初帮助记录食物相关记忆的肠脑系统。
与认知衰退的可能联系
这些发现可能对人类健康具有更广泛的意义。肥胖、营养不良和糖尿病等代谢状况已被认为与认知衰退风险较高有关。
这项研究指出了生物学解释的一种可能性。反复接触不健康食物可能会逐渐损害或破坏肠道与大脑之间的通讯，使记忆系统更难正常运作。
结果还可能为神经退行性疾病提供线索。
“海马体中乙酰胆碱信号传导的破坏是阿尔茨海默病最早的神经化学变化之一，”卡诺斯基说。“通过揭示该系统受到来自迷走神经的肠道信号增强，新的治疗靶点可以利用这一信息探索基于迷走神经的方法，例如迷走神经刺激。”
记忆治疗的新可能性
这一发现提出了未来的治疗可能侧重于加强消化系统与大脑之间通讯的可能性。
刺激迷走神经或改善肠道健康的方法最终可能会作为支持记忆和保持认知功能的方式进行研究。迷走神经刺激已在多种神经和精神疾病中进行研究，新发现表明记忆可能成为另一个关注领域。
研究人员提醒，还需要更多工作来确定人类是否也存在同样的过程。目前，实验提供了进一步的证据，表明肠道和大脑之间的协作比人们曾经认为的要紧密得多。
关于本研究
除卡诺斯基和劳尔外，研究作者还包括南加州大学多恩西夫学院的Anna Hayes、Andrea Suarez、Alexander Bashaw、Molly Klug、Alicia Kao、Robert Cheng、Jessica Rea、Keshav Subramanian、Anna Nourbash、Kristen Donohue和Lindsey Schier；巴克内尔大学的Kevin Myers；以及蒙特利尔大学的Léa Décarie-Spain。
这项工作得到了国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所拨款DK104897、DK123423、F31AG092136；国家老龄化研究所Ruth L. Kirschstein国家研究服务奖博士后奖金F32AG077932；魁北克研究基金博士后奖学金315201；以及阿尔茨海默病协会促进多样性研究奖学金的支持。