肠道与大脑之间有着复杂的交流。那么，这种复杂的沟通机制是否会影响我们的运动表现呢？
今天，我们共同关注肠道微生物组与运动表现。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。
① 影响行为的因素
从大多方面来看，我们（我的妻子Megan和我）的Leo和普通10周岁大的婴儿没有什么不同。他大部分时间不是坐着就是在拉坨坨，如同一株意识逐渐觉醒的温室植物。不过，他有一个与众不同之处：翻身。
第二周大时，Leo学会了翻身。在随后的两年里，或许他的智商还不如一只小狗狗，但要论翻身，他绝对是勒布朗·詹姆斯和爱因斯坦的结合体。两个月时，他就可以连续翻身十次，仿佛裤子着火了一般。
虽然我们经常听到象棋天才或数学天才的故事，但是，也会有一些其他领域的奇才，比如Yahtzee游戏天才，或是可以3倍速听播客的奇才。而Leo就属于后者。
然而在上周，他的这种能力消失了。当他打完针之后，他甚至失去了翻身的能力。我们预计过他可能会有长达24-48小时的疲劳，但实际情况似乎比疲劳更糟糕：几乎有一周时间，我们在他身上都没有找到任何可以发到Instagram上的不俗表现。这太让我们震惊了！
不过，现在他又开始翻身了，虽然还没恢复到原来的水平，但正在逐步恢复。哪怕是詹姆斯也会扭伤脚踝呢。不过，我觉得这是一个与生理学研究有关的有趣经历。
对于人类研究来说，大脑会对结果产生巨大的影响。在各种研究干预措施中，安慰剂的干预效果通常在2%左右。而心理策略则可以改变5-10%的表现，具体效果取决于实际方案。每当衡量行为和（或）表现时，我们其实都是在心理学的洪流中淘金。
这就是我在为新的生理变量建立机制解释时，喜欢将老鼠实验作为第一步的原因，之后才是开展人体试验。
显然，老鼠对于微生物组的研究也很重要。这让我想到了一项令人难以置信而又极其兴奋的老鼠研究，这项研究发现肠道微生物组可以通过调节大脑中的多巴胺来影响动机和表现，而这可能会改变我们对于“在生命周期中是什么因素引起了生理/训练的变化”这一话题的看法。
② 小鼠对微生物组研究的重要性
该研究于2022年12月发表在Nature杂志上，并提出了一个令人兴奋的问题：微生物组是如何影响动机和表现的？
因为小鼠实验需要顾虑的混杂变量较少，无论是与心理状态有关还是与生活经历有关的变量，对小鼠进行生物学研究都比较容易做到排除因变量。而在这项研究中，需要排除的变量就是微生物组。
首先，让我们回顾一下过去的研究。虽然我们仍处于微生物研究领域的早期阶段，未知的比已知的更多，但微生物组似乎已经无处不在了。
正如Journal of the International Society of Sports Nutrition杂志于2020年发布的一篇综述文章所描述那样，微生物组对“营养吸收、维生素合成、能量获得、炎症调节和宿主免疫反应”至关重要。这些机制涉及健康生命功能的一切，从代谢过程到疾病过程，甚至包括最大耗氧量之类的问题。经证明，某些微生物甚至对运动表现尤为重要。
Nature曾于2019年发布一项研究，该项研究表明Veillonella菌在马拉松后会激增，而这种菌可以代谢乳酸。研究人员从一名跑步者体内分离出Veillonella菌后，将其接种到小鼠身上。随后发现，这些小鼠在跑步机上多跑了13%的距离。而这一变化的出现仅仅是用了人鼠粪菌移植方法。
小鼠研究在研究的每一个阶段都很重要。该领域的部分初步发现首先源于小鼠实验。小鼠体内的某些微生物被选择性去除，随后进行结果跟踪，以研究这些肠道微生物的重要性。
随后，正如2019年的研究所表明的那样，通过跨物种测试，在进行人体试验之前，小鼠就可以揭示出微生物的某些功能。有学者预测道，微生物组干预具有巨大的潜力，或可重塑我们对人类健康和表现的认知。而获得的这些突破很大一部分要归功于小鼠。
到目前为止，已有研究可以证明微生物组对健康和表现确有帮助。但是微生物组是如何影响大脑和运动动机的呢？这正是2022年这篇Nature研究所提出的问题。
③ 微生物组与运动表现
研究人员从199只未经训练的小鼠开始，这些小鼠具有完整的微生物组系统。随后，作者对这些小鼠进行了运动分析，让这些小鼠主动在轮子上跑步，或者在跑步机上进行耐力跑。你可能会以为，鉴于它们相似的基因特征，它们的意志锻炼习惯应该是相似的，对吧？事实上，小鼠的运动能力大相径庭!
但是导致这种变化的原因是什么呢？这就是这项研究有趣而又尤为重要之处。研究人员分析了遗传特征、血液指标、代谢参数和微生物组等数据，然后构建了一个机器学习模型来识别与运动表现相关的变量。
“值得注意的是，”作者说，“仅基于微生物组测序结果的预测所获得的准确性，几乎与血清代谢组或所有测量参数结合所获得的准确度一样高，尽管微生物组测序结果所包含的变量数量要少得多。”这一发现似乎表明，微生物组在很大程度上导致了表现差异。
接下来，研究人员进行了功能缺失（通过微生物清除）和功能获得（通过微生物组移植）研究。清除微生物组会使运动能力下降约50%。当研究人员将表现优异的小鼠的肠道菌群移植到无微生物小鼠体内时，后者的表现达到了供体小鼠的水平。
研究人员猜测，这种表现变化是由于微生物组在肌肉功能中所发挥的作用。然而，对肌肉功能、耗氧量或转录组的体外测试并没有受到抗生素治疗的影响，这表明肠道微生物组对主动和持久的运动表现的显著影响可能不是由肌肉生理变化来介导的。
④ 微生物组和大脑
随后，研究人员对运动后的受试小鼠进行了神经元区域的RNA测序，并在神经元区域发现了与多巴胺相关的变化。通过测量多巴胺水平，他们发现拥有健康微生物组的小鼠的多巴胺反应明显高很多。
“值得注意的是，”研究人员表示，“在经抗生素治疗的小鼠中，这种多巴胺反应几乎被消除了……只有在运动状态下才能观察到受损的纹状体多巴胺反应，而多巴胺的基础水平并未受到微生物组的影响。”而其他神经递质则完全不受运动或微生物组的影响。由此可见，小鼠体内微生物组的状态似乎直接影响与运动相关的多巴胺反应，从而改变奖赏通路和动机。
但研究人员并没有止步于此。研究人员发现多巴胺降解是由单胺氧化酶（MAO）调节的，当MAO被抑制时，小鼠的表现水平出现了回升。他们还指出了介导这一通路的神经元类型，以及重要的信号通路，这将是未来研究的关键。
研究人员总结道，肠道微生物组产生的肠道代谢物——脂肪酸酰胺，可以通过结合内源性大麻素受体CB1刺激支配肠道的TRPV1+感觉神经元活动，从而促进运动引起的纹状体MAO水平降低，增强运动诱导的纹状体多巴胺信号。MAO水平的下调有助于提高多巴胺水平、增强运动能力。
⑤ 干预微生物组加强动力？
这项研究可真酷！作者推测，这项研究或许解释了为何内源性大麻素由肠道释放，并且这些内源性大麻素可以使不同的人产生不同程度的“跑步者的快感”。研究人员还发现运动与疼痛缓解有关，“这表明此研究中发现的通路或可调节运动生理学的其他方面。”
他们甚至提出了一种进化论的解释，称微生物组与动机的耦合可能是因为营养物质的可获得性与“参与长时间体育活动的准备程度和能力”有关。吃饱永远都是生物进化的必经之路。
这对于包括不会说话的婴儿在内的人类而言又意味着什么呢？文章的最后一句话清楚表明：“对于人类而言，我们的研究结果或许也暗示了，刺激运动动机的内感知模拟药或可为消除‘久坐对健康的有害影响’提供强大的机会。”
我要补充的是，这或许会让我们对“服用抗生素时进行运动会有何影响”这一问题进行重新思考。
这一重大发现是否适用于人类，我们还未可知。正如Nature发表的评论文章所述：“尽管这项研究对人类的影响似乎看起来很诱人，但这些发现的实际意义还需要更进一步评估与衡量。”
进一步的评估需要从诸多方面进行考虑，并且可能会耗时多年，因为“会影响人们动机状态的因素有很多，这需要制定一系列的策略来增强在不利环境下的动机和奖赏回路”。正如要准确识别出小Leo翻身行为的影响因素是很难的。
喜剧演员Sheng Weng的评论也很值得深思:“很多文章的癌症新疗法只在小鼠身上进行过试验，对于这样的文章我们究竟还要读多少次？我们能停止刊登此类文章吗？它不属于人类生命健康领域的新闻，它不是有关人类生命健康领域的新闻，而是属于小鼠的。”
该领域的下一步研究方向仍有待商榷，但一系列小鼠和人类研究揭示出，肠道与包括大脑在内的几乎所有可以影响健康和表现的变量之间存在着复杂的联系。未来我们可能会谈论微生物组移植和个性化补充剂，它们或对促进身心健康有奇效。而现在，我们主要还是通过摄入足量的含有益生菌和益生元等营养物质的食物来保持肠道健康，也可以考虑在医生或营养专业人士的指导下服用适量补充剂。
现在市面上尚未有可以提供超级动力的特效药，但请继续保持关注，因为微生物组这一颠覆性领域的探索研究才刚起步。
