近年来有研究发现，除了大脑功能状态、情绪、教育等因素外，你可能想不到，肠道微生物的作用也不能忽视。除了在疾病状态下（比如病菌感染）的执行功能下降，在相对健康的情况下，人的执行功能也与肠道微生物密切相关。1. 聪明人的肠道微生物能让小鼠更聪明文章：Obesity Impairs Short-Term and Working Memory through Gut Microbial Metabolism of Aromatic Amino Acids期刊：Cell Metab日期：2020年10月很多人认同这样一种现象：越是胖的人，越是不爱动，行动力越差。明明知道比别人更应该动起来，很清楚需要做什么，就是懒得动，仿佛沉重的身体让大脑都变慢变懒了。大量调查也发现：无论是学龄前儿童，青少年，还是成年人，肥胖都与执行功能受损有关。绝大多数肥胖的人，工作记忆力更差（记不住做事时需要记住的信息）、抑制控制能力更低（更易分心）、认知灵活性更差（难以在不同任务和规则间切换），更不要说去做一些复杂的活动了。当然这不是对肥胖者的歧视，是科学调研的结果。研究实例研究者评估了116名中年人的认知情况（其中65人肥胖（BMI＞30），65人不肥胖），发现肥胖者在学习、即时回忆、短暂延迟回忆和工作记忆方面存在障碍。 个体的认知评分与肠道微生物特征显著相关，这种关联不受性别、年龄、BMI指数、受教育年限和抑郁得分等因素影响。特定梭状芽胞杆菌与学习和语言记忆、工作记忆得分正相关；相反，特定拟杆菌和变形菌（如产气克雷伯氏菌）与记忆能力呈负相关。一年后的追踪测试再一次复现了这些微生物与认知之间的关联，表明肠道微生物与人的认知能力间的关联稳定存在。
也就是说，人学习和运用知识的能力与肠道微生物密切相关。肥胖者肠道里养育着更多损害健康的微生物，不仅引起肥胖，更麻烦的是导致认知能力和行动力下降。这些微生物可通过抢夺重要维生素（如B6、B12、叶酸）和氨基酸（如色氨酸）并产生对大脑有害的代谢物来损害胖人的认知能力。这项研究与食与心所在研究室的发现吻合：补充瑞士乳杆菌NS8能改善小鼠遭受压力时的认知能力，减少焦虑和抑郁行为，提升记忆能力。补充发酵乳杆菌NS9能恢复（超量恢复）抗生素使用造成的认知能力损伤。在日本NS Bio Japan开发的極慧产品实验证实，补充复合微生物制剂NS8+NS9 能促进儿童的认知发育，减少多动、抽动和焦虑问题，提升孩子在学习和生活中的多种表现。
除了肠道细菌、肠道真菌、原核生物和噬菌体（细菌的病毒）也都能影响宿主的执行功能。2. 肠道有酿酒酵母的人执行功能更差文章：Subjects with detectable Saccharomyces cerevisiae in the gut microbiota show deficits in attention and executive function期刊：J Intern Med日期：2021年9月人们很早就注意到，酗酒者在长期饮酒后会出现明显的认知障碍（一次酗酒后也会有1-几天的认知降低），主要表现为额叶皮层依赖性认知功能障碍，执行功能和决策能力严重受损，也就是我们看到或听说的那种口无遮拦，酒后吐真言的说法，甚至警察可能会让喝酒的人走几步直线看看。令人不安的是，即便有些人根本不喝酒，但是消化道里有能产酒精的微生物，他们的执行功能同样会受到影响。与肠道没有酿酒酵母的受试者相比，肠道有酿酒酵母的受试者注意力和工作记忆受到干扰。尽管两组受试者在年龄、性别、BMI、教育年限和其他人体测量学、临床和生化特征没有差异，且空腹时乙醇/酒精水平相似。你也许看过一些人，吃完饭就满脸通红，异常的困倦，如同喝酒后昏昏欲睡的状态，那很可能就是这种自身携带“酿酒厂”的个体。（工作记忆是大脑用来暂时存储和处理信息的一种认知系统。它类似于计算机的随机存取存储器，允许我们在短时间内保持和操作信息。工作记忆在日常生活中起着关键作用，比如在阅读、计算、计划和解决问题时。）
这一发现与额叶皮层依赖性认知功能障碍相符，即长期酒精暴露的受试者的执行功能和决策能力严重受损。虽然没有摄入酒精饮料，肠道有酿酒酵母的受试者可能会表现出慢性、餐后、低度乙醇的过度生产，尤其是在富含碳水化合物的食物之后，这最终会影响他们的认知。3. 肠道芽囊孢子虫的存在会降低执行功能文章：Presence of Blastocystis in gut microbiota is associated with cognitive traits and decreased executive function期刊：ISME J日期：2022年9月芽囊虫（blastocystis）是一类常见的微小寄生虫，可以生活在人和动物的消化道中。一些出现腹泻、腹痛或其他胃肠道问题的人的粪便中往往含有芽囊虫。特定在人体中寄生的芽囊虫为人体特有和普遍的类型，称为blastocystis hominis。hominis是拉丁文中“人的”的意思。健康的情况下芽囊虫寄生在人的消化道中但不会对人体造成伤害，甚至有研究发现可能还有益于人类。也有研究提示它们有致病风险。 研究者对一个成年人队列（27-65岁，初始114人，75人完成研究）进行了一年追踪，在入组时和一年后进行菌群检测和认知检测。发现队列中检出的4种芽囊虫亚型（ST1, ST2, ST3, ST4)都与认知评估结果呈负相关，即肠道芽囊虫越多，认知能力越差。入组时的芽囊虫水平也与一年后的执行功能呈负相关。难道这种寄生虫感染后单独能造成认知水平下降？
菌群分析显示：芽囊虫与肠道细菌有显著关联。ST1、ST2和ST4都与双歧杆菌属、放线菌属和乳杆菌属呈负相关。ST3也与双歧杆菌属和放线菌属呈负相关。不同芽囊虫亚型的 clr 转化（居中对数比转化，一种统计方法）水平与双歧杆菌、科林氏菌、放线菌、乳酸杆菌和产生 SCFA （短链脂肪酸）的细菌物种呈强负相关，但与短螺旋体属的物种呈正相关。功能分析显示：芽囊虫亚型还与嘧啶、一碳和芳香族氨基酸代谢相关的细菌功能有关。研究者在另一项大规模队列（942人，50-98岁）中验证了这一发现。芽囊虫是参与者肠道感染率最高和丰度最高的真核微生物，但总体并没有观察到芽囊虫与执行功能的显著关联（控制年龄、性别、BMI和教育年限后等因素）。进一步亚组分析显示：在65岁以上参与者和60岁以下中，ST1与数字后跨度呈负相关。在女性中（428人），ST1与执行功能缺陷的关联不受年龄影响。在60岁以下人群中，其他类型的ST1都与执行功能有显著关联。考虑到卫生条件是促进芽囊虫传播的重要因素，研究者控制社会经济条件后再进行分析，得出与之前队列中一致的结论：所有芽囊虫亚型（ST1-4)都与执行功能呈显著负相关。 研究者在另外两个小型队列（31人和19人）再一次发现和印证了芽囊虫与执行功能的负相关。在第一个发现队列和后面3个验证队列中均确认，芽囊虫与肠道双歧杆菌和乳酸杆菌的负相关关系，以及与嘧啶、一碳和芳香族氨基酸代谢相关的细菌功能的关联。体外实验显示：双歧杆菌在芽囊虫存在时氧化压力增加，表明芽囊虫有抑制益生菌的能力。 研究者接着进行了粪菌移植实验，将22名人类供体的粪便菌群移植给小鼠，4周后评估小鼠的认知和大脑变化。结果发现，ST1与小鼠的物体识别能力呈负相关；ST3与小鼠恐惧反应增加有关。对于小鼠前额叶皮层（执行功能和记忆的关键脑区）的RNA测序分析显示：ST3亚型显著改变了小鼠大脑前额叶皮层的转录组，包括重要通路的过表达，比如神经递质分泌、蛋白质突触、轴突引导、多巴胺能突触和胆碱能突触。食与心小结：这项研究揭示了一个在40%的人群都具有的小小寄生虫——芽囊虫与认知功能呈负向关联。也就是说，肠道芽囊虫越多，人的执行功能越差。科学家推论芽囊虫导致认知能力下降与芽囊虫削弱有益微生物（比如乳酸杆菌和双歧杆菌)有关。4. 肠道噬菌体能提升执行功能文章：Caudovirales bacteriophages are associated with improved executive function and memory in flies, mice, and humans期刊：Cell Host Microbe日期：2022年3月这组研究者不仅关注了可能损害执行功能的微生物和寄生虫，还关注了能提升执行功能的微生物，特别是一类经常被忽视的微生物——就是肠道微生物的病毒。与我们熟知的各种流感病毒，冠状病毒，鼻病毒，腺病毒等不同，人体内由于有庞大的微生物系统，因此还有一类病毒不是针对人下“毒手”，而是对细菌下“毒手”。这类病毒被称为噬菌体。顾名思义，它们的作用对象是肠道微生物。 其实人类病毒组中数量最多的成分就是噬菌体。你看图便一目了然，它们长相更像个钻井平台，坐落在细菌表面，将自己的遗传物质注入到细菌内而完成自己的使命。温和（溶原性）噬菌体可以将基因转移到其细菌宿主，从而调节细菌基因表达并改变其表型。可能超过80%的细菌基因组都含有噬菌体，并可通过塑造细菌多样性和功能来影响人类健康。
