在中國,有些成語經(jīng)常把腸和心情聯(lián)系在一起,擔(dān)心別人時會說,牽腸掛肚;形容別人充滿熱心,樂于助人會說,古道熱腸;感情充沛而熱烈可以說,蕩氣回腸;碰到傷心事會說,肝腸寸斷;碰到困難時會說,百結(jié)愁腸;對別人存在懷疑則用,滿腹狐疑。我們也已經(jīng)習(xí)慣用腸或肚子來描述我們的心情和感受了。在西方社會,“Gut”指腸道,也有直覺、感覺的意思。英語中的俚語:“Follow your gut !”,意思就是“跟著感覺走”。
(圖片來自網(wǎng)絡(luò))
第二大腦——腸腦
人的七情六欲和愛恨情仇確實跟腸道有著密切的聯(lián)系。美國解剖學(xué)家拜倫·羅賓遜(Byron Robinson)在1907 年出版的《腹部和盆骨中的大腦》(The Abdominal and Pelvic Brain)一書中最先提出“腹腦”的概念;英國生理學(xué)家約翰內(nèi)斯·蘭利(Johannis Langley)提出了“腸神經(jīng)系統(tǒng)”(entericnervous system,ENS)這個詞。
直到1998 年,美國紐約哥倫比亞長老會醫(yī)療中心(Columbia-Presbyterian Medical Center)的神經(jīng)生物學(xué)家麥克爾·葛森(Michael D. Gershon)出版的《第二大腦》(The Second Brain)一書中則首次提出“第二大腦”的概念,他認為人肚子里有一個非常復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),包含大約1000 億個神經(jīng)細胞,比骨髓里的細胞還多,與大腦的細胞數(shù)量相等,并且細胞類型、神經(jīng)遞質(zhì)及感受器都與大腦極其相似,常見的神經(jīng)遞質(zhì),如5- 羥色胺、多巴胺、谷氨酸、去甲腎上腺素和一氧化氮等都在腸神經(jīng)系統(tǒng)廣泛分布。神經(jīng)肽類激素,如內(nèi)啡肽類、阿片肽、P 物質(zhì)、促胃激素、促胰激素等在大腦和腸神經(jīng)系統(tǒng)都廣泛分布。
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“腸腦”不僅能分析營養(yǎng)成分、鹽分以及水分,還能夠?qū)ξ蘸团判惯M行調(diào)控,并可以精確的調(diào)節(jié)抑制型與激動型神經(jīng)遞質(zhì)、激素以及保護性分泌物。他還提出:“腸道向大腦發(fā)送的大量信息,都會影響我們的幸福感——我們甚至都意識不到?!?/p>
腸神經(jīng)系統(tǒng)廣泛分布在腸道組織里,形成的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),遠不如球形的大腦那樣明顯。為了對腸神經(jīng)系統(tǒng)有一個形象的概念,我的博士導(dǎo)師金鋒教授曾帶領(lǐng)我們到屠宰場觀察剛解剖的豬神經(jīng)系統(tǒng)。當(dāng)我們小心翼翼地把豬的整個腸道剝離出來,把附著在腸道的白色網(wǎng)狀物一點一點剝下來,一張白色半透明的“腸系膜網(wǎng)”呈現(xiàn)在眼前。
實際上,我們憑肉眼分辨不出神經(jīng)系統(tǒng),但它們基本上是沿著腸系膜分布的,外面包裹著大量的白色脂肪。如果不是通過特殊的方法,人們都會以為那只是油,根本不會意識到神經(jīng)系統(tǒng)即在其中,更不可能意識到它們能組成“腸腦”,這也難怪人們對腸神經(jīng)系統(tǒng)的認識遠比對大腦的認識落后了。
最近,人們發(fā)現(xiàn)了一種可能是人體內(nèi)最大的器官——間質(zhì)組織(interstitium),這種組織中充滿了液體,就像人體的“安全水囊”一樣,密布在皮膚之下以及腸道、肺部、血管和肌肉內(nèi)部,充當(dāng)“減震器”的作用,保護人體組織避免傷害。之所以到現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)這么大的一個器官,也是因為解剖過程中液體會流失,只留下一層皮,很難被識別出來。
(間質(zhì)組織。圖片來自網(wǎng)絡(luò))
這也符合人類的認知規(guī)律,人們對于有型的東西更在意,往往忽視了無形的東西,越是看不見摸不著的東西,越不容易引起人們的重視。這樣的意識在前些年的中國尤其明顯,人們寧愿為計算機付錢,也不愿意為軟件付錢。值得欣慰的是現(xiàn)在人們已經(jīng)轉(zhuǎn)變思維了,認識到軟件與硬件同等或比它更重要。互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)極大改變了人類社會的運行方式,隨著經(jīng)濟與社會的高速發(fā)展人類越來越離不開這些“看不到的東西”了。
“第二大腦”也被稱為腸腦(gut brain)。隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)腸腦在身體和精神健康方面都扮演著非常重要的角色。它既可以獨立工作,不受大腦影響的持續(xù)監(jiān)控胃部活動及消化過程,觀察食物特點、調(diào)節(jié)消化速度、加快或者放慢消化液的分泌,也可以和大腦一起合作,腸腦可以影響大腦,大腦也可以影響腸腦,相互之間是雙向溝通,因此,它們之間的連接也被稱作腸- 腦軸(gut-brain-axis)。
“雙面間諜”——迷走神經(jīng)系統(tǒng)
腸腦和大腦之間有一個非常重要的溝通渠道,這就是迷走神經(jīng)系統(tǒng)(vagus nerve)。還記得前面提到的“皇帝”和“土皇帝”嗎?它們一個像大腦,一個像腸腦,彼此相互獨立但又密不可分。
迷走神經(jīng)系統(tǒng)實際上很像一個“雙面間諜”,負責(zé)收集和傳遞來自大腦和腸腦兩方面的信息。迷走神經(jīng)為第10 對腦神經(jīng),是腦神經(jīng)中最長、分布最廣的一對神經(jīng)系統(tǒng),在人體中有多條重要分支,從大腦延伸至腹部并與心臟、脾臟、肺和腸道等器官相連。它的一端起源于腦神經(jīng),另一端與內(nèi)臟相連,本身也屬于副交感神經(jīng)系統(tǒng)的一部分。
(圖片來自網(wǎng)絡(luò))
迷走神經(jīng)系統(tǒng)也會與交感神經(jīng)系統(tǒng)相互拮抗,支配呼吸、消化兩個系統(tǒng)的絕大部分器官以及心臟的感覺、運動以及腺體的分泌。原來這個“雙面間諜”被安插在了“文官”手下,還是個“大官”,居然能跟“武將”抗衡!
為什么說迷走神經(jīng)系統(tǒng)是“雙面間諜”呢?這是因為迷走神經(jīng)系統(tǒng)不同于其他腸神經(jīng)系統(tǒng),它是一種混合神經(jīng)系統(tǒng),包含了傳入和傳出神經(jīng)系統(tǒng),也就是雙向傳輸信息,大腦的信息它會傳給腸腦,腸腦的信息它也沒少說,實在稱得上是“雙面間諜”。
傳入神經(jīng)系統(tǒng)是指給大腦提供信息的系統(tǒng),通常是感覺神經(jīng)系統(tǒng),作用是給大腦提供信息;傳出神經(jīng)系統(tǒng)是從大腦傳出信息的系統(tǒng),主要作用是傳達大腦發(fā)送的信息,指導(dǎo)器官的運動,屬于運動神經(jīng)系統(tǒng)。一般的腸道神經(jīng)系統(tǒng)都只有運動神經(jīng),比如前面提到的交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)。迷走神經(jīng)系統(tǒng)含4 種纖維成分:軀體和內(nèi)臟感覺纖維、軀體和內(nèi)臟運動纖維,感覺纖維收集信息,運動纖維傳達信息,共同控制著軀體和內(nèi)臟多個器官的感受和運動。所以,迷走神經(jīng)系統(tǒng)最符合腸- 腦軸的特征,滿足大腦和腸腦之間相互溝通的要求,是大腦和腸腦都信得過的,并委以重任的“雙面間諜”。
(迷走神經(jīng)刺激。圖片來自網(wǎng)絡(luò))
實際上,私下里“賄賂”這個“雙面間諜”還能治療疾病。通過刺激迷走神經(jīng)治療疾病的研究已經(jīng)由來已久,早在20 世紀90 年代,專門刺激迷走神經(jīng)的裝置已被廣泛用于治療癲癇,后來也被用來治療抑郁和老年癡呆等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。
必不可少的腸腦
可別小看了腸腦,它可比大腦還要先出現(xiàn)。腸腦實際上屬于原始神經(jīng)系統(tǒng)(original nervous system)。神經(jīng)系統(tǒng)的演化,經(jīng)歷了從無到有,從簡單到復(fù)雜,從低級到高級的發(fā)育過程。動物越低等,其神經(jīng)系統(tǒng)越原始。
海綿只有簡單的神經(jīng)細胞,而水螅等腔腸動物,已經(jīng)經(jīng)歷了從神經(jīng)細胞到神經(jīng)纖維的進化,出現(xiàn)了網(wǎng)狀神經(jīng)系統(tǒng),再往后,神經(jīng)網(wǎng)之間的眾多神經(jīng)細胞體聚集在一起形成了神經(jīng)節(jié),多個神經(jīng)節(jié)就形成了最初的“腦”。
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我們先來梳理一下大腦的進化過程:
● 8.5 億年前,生物開始感知世界,開始對化學(xué)和電信號有反應(yīng);
● 6 億年前,最原始的大腦才出現(xiàn);
● 5 億年前,脊椎動物體內(nèi)就已經(jīng)出現(xiàn)了腸神經(jīng)系統(tǒng);
● 2 億年前,哺乳動物開始出現(xiàn),形成了大腦皮質(zhì);
● 250 萬年前,大腦的容量開始大幅增加,直到最早期的人類開始直立行走時,大腦的容量跟猩猩已經(jīng)沒有太大差別;
● 大約200 萬年前,人類開始使用工具進行捕獵,食物種類也開始豐富,豐富的營養(yǎng)和充足的能量使大腦的容量大幅增加;
● 1 萬年前,由于大腦極大的消耗能量,并且頭太大還會引起難產(chǎn),產(chǎn)婦和后代都會死亡,這就導(dǎo)致大腦容量不得不縮小,但是溝回和褶皺越來越多,神經(jīng)元的排布也越來越高效。至此,人類的大腦才算進化完成。
從大腦的進化過程,我們可以看出,最先出現(xiàn)的腸腦在其中發(fā)揮了重要作用,腦容量的飛速增加就是依靠的腸腦控制的消化吸收,把食物中的營養(yǎng)和能量源源不斷地供給大腦,如果沒有腸腦的良好和高效運轉(zhuǎn),大腦消耗的占人體20% 的能量就無法充足供應(yīng),也就不能進化出現(xiàn)在的大腦了。所以說,今天的大腦是在腸腦的幫助下進化出來的,腸腦功不可沒。
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直到現(xiàn)在,腸腦依然堅守著自己的職責(zé),為大腦持續(xù)不斷地提供充足的能量和營養(yǎng)物質(zhì)。
“聰明”的腸腦
人一生中從腸道通過的食物可達30 多噸,喝下的液體也達到5 萬多升,這些東西經(jīng)過腸腦時,腸腦能分析其中成千上萬種化學(xué)成分,識別出所有的毒素和病原菌。
如果有毒素和病原體到達消化道,消化道壁上的免疫細胞就會分泌組胺類促炎物質(zhì),讓腸神經(jīng)系統(tǒng)識別危險信號,然后,給大腦發(fā)出警告,大腦收到信號后根據(jù)病原體所在的位置來決定嘔吐還是腹瀉,或者讓人上吐下瀉。如果毒物剛進入胃,它就讓人嘔吐出來,如果已經(jīng)過了胃,它就讓人腹瀉,比較嚴重的話還會讓人上吐又下瀉。上述方法都沒用也不用擔(dān)心,腸道是人體中最大的免疫器官,它擁有人體70% 的免疫細胞,一旦識別出病原微生物,腸道還會及時派出免疫細胞將它們清除掉。
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生存靠腸腦,生活靠大腦
動物的生存靠腸腦,而動物的生活離不開大腦。大腦死亡了,腸腦還可以繼續(xù)維持人體的生存,還能繼續(xù)幫助人體分解并消耗食物,吸收人體所需的分子如氨基酸、脂肪、糖分、維生素和礦物質(zhì)等。植物人是大腦死亡,而腸腦沒有死,他們雖然沒有了意識,但是身體仍然是活的。一旦腸腦死了,這個人就一定沒救了。從這方面來看,似乎腸腦要比大腦重要。特別是對一些低等生物,它們可能根本就不需要大腦,哪怕是長出大腦后還會把大腦再吃掉。
有一種非常獨特的低等脊索動物,在其生活史上會出現(xiàn)一種逆向變態(tài)行為。海鞘,也叫海菠蘿,是海底常見的低等生物。海鞘的幼體很像蝌蚪,可以在水中自由地游來游去。它們有典型的脊索和背神經(jīng)管,也就是相當(dāng)于它們的“大腦”,可以幫助它們感受外界信息。
(海鞘。圖片來自網(wǎng)絡(luò))
但是,它們這種自由自在的生活狀態(tài)只能持續(xù)幾小時,最多一天時間,然后就必須要沉到水底,找一個合適的地方固定下來。等它們固定下來后,神奇的事情就發(fā)生了,它們的脊索隨同尾巴的退縮而逐漸消失,神經(jīng)管也退化為一個神經(jīng)節(jié),本來長筒形的消化管也會彎曲成U 形,一頭是嘴巴,另一頭是肛門,兩個口都朝向水流的方向。
它們?yōu)槭裁垂潭ㄏ聛砗缶汀俺缘簟焙貌蝗菀仔纬傻拇竽X呢?人們猜測,這可能是由于海鞘定居后,就不再需要感受外界信息了,只需要固定在海底過濾海水就能完成整個進食和排泄的過程。脊索雖然高級,但是太耗能了,既然僅靠幾個神經(jīng)節(jié)就能生存下去,高耗能的“大腦”也就沒有存在的必要了。對于所有動物來說,吃飯、生存和繁衍后代才是它們的核心使命。海鞘只要張開嘴過濾海水就能吃飯,就能正常地生存和繁衍后代,這三件事都能干了,已經(jīng)足夠完成它們的使命了,還要什么大腦啊?直接“吃掉”算啦!
令人驕傲,讓人煩惱的大腦
這樣看來,大腦的存在完全是為了那些不能像海鞘一樣如此簡單就能完成生物使命的物種設(shè)置的,其最終的目的仍然逃脫不了動物的三大核心使命。高等動物為了適應(yīng)多變的環(huán)境不得不進化出功能越來越完善的大腦,而人類作為最高等的動物,其大腦也是自然界最復(fù)雜的,能更好地完成吃飯、生存和繁衍后代這三大使命。
人有七情六欲,喜怒哀樂,這些都是發(fā)達的大腦帶給人類的。然而,大腦太發(fā)達了也不是好事,聰明的大腦煩惱多,人會患上精神疾病,妄想、幻覺、錯覺、情感障礙、哭笑無常、自言自語、行為怪異等。焦慮、抑郁、精神分裂、阿爾茨海默病、帕金森癥、自閉癥、多動癥以及癲癇等眾多精神類疾病的出現(xiàn)都或多或少地伴隨有胃腸道疾病,比如阿爾茨海默病和帕金森癥,腦部出現(xiàn)病變時,腸道也會出現(xiàn)同樣的組織壞死現(xiàn)象,并且患有瘋牛病的患者大腦受損的同時腸道也遭到損害。當(dāng)人面臨壓力和應(yīng)激,胃腸道也會跟著緊張。
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有一句俗語:懶驢上磨屎尿多,用驢面臨壓力時的胃腸道反應(yīng)來反諷人的抗壓能力差。上學(xué)時經(jīng)常遇到,越是快到考試時,越是想多跑幾趟廁所,心理素質(zhì)差的同學(xué)還會出現(xiàn)拉肚子的情況。當(dāng)我們感到害怕或焦慮時,是不是通常會出現(xiàn)食欲不振,甚至嘔吐的情況,或者當(dāng)我們生氣時容易腹瀉或是肚子疼,其實,這些都是我們的大腦影響我們腸腦的結(jié)果。心思縝密,愛胡思亂想的人,胃炎、胃潰瘍等腸胃出毛病的概率更大。
相應(yīng)地,一旦胃腸道出現(xiàn)不適,大腦也會受牽連?;加心c易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)的患者,出現(xiàn)焦慮、抑郁等精神問題的比例會更高?;加新阅c胃病的患者中,超過70% 的人在兒童成長時期經(jīng)歷過父母離婚、慢性病或父母去世等精神打擊。
既然兩個都是“腦”,究竟是腸腦厲害還是大腦厲害呢?這個問題還真不好回答。大多數(shù)人一定認為是大腦厲害,畢竟人區(qū)別于動物就是因為人類有最高級的大腦,可以學(xué)習(xí),可以聯(lián)想,可以發(fā)明創(chuàng)造工具。這兩個腦之間的簡單區(qū)分就是:動物生存靠腸腦,而動物生活則依靠大腦。決定人生死存亡的腸腦可以說是大腦發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。試問,生存都有問題,生活又從何談起呢?所以,腸腦和大腦哪個更厲害的問題本身就不是好問題,應(yīng)該說都很厲害。