腸道是精巧的資訊處理器 感測器面積大如籃球場

作者:艾莫隆.邁爾(Emeran Mayer,肝膽腸胃科醫師、神經科學家),譯者: 毛佩琦

編者按:隨著深入研究,人們對腸道有著全新理解:它不單純負責消化、吸收、運輸和排泄,還配備龐大的感官、監控系統,透過神經訊息和荷爾蒙的形式,全年無休地傳送大量訊息給大腦,協力調節身心健康,可謂超強的資訊處理器。

大腦高度仰賴腸道訊息

你的腸道所收集的感官資訊有超過九成不會成為有意識的知覺。我們多數人很容易忽略自己肚子每天的知覺,不過腸神經系統則非常仔細地監控它們。許多腸道知覺借助複雜的感官機制系統,悄悄被送往腸道內的小型腹腦,並提供它重要訊息,以確保消化系統二十四小時維持最佳運作。

然而,也有龐大的腸道知覺資訊被往上送到大腦。透過迷走神經傳輸的訊息中,九十%是由腸道傳送至大腦,僅有十%是反方向。

事實上,腸道能在沒有大腦干預的情況下處理多數活動,但大腦似乎極度仰賴來自腸道的重要訊息。

你的腸道報告了哪些重要資訊呢?遠比你想像得多。腸道的眾多感測器通知腸神經系統它所需要知道的每件事,以產生最適合的收縮模式,亦即腸道蠕動的強度和方向,以加快或放慢攝入食物運輸至胃腸的速度,並製造正確的胃酸與膽汁好確保消化正常。它收集的資訊還包括:胃裡有無食物與份量多寡、你嚥下食物的尺寸與濃稠度、所攝取餐點的化學成分,甚至是腸道菌叢的存在及其活動。

在緊急狀況時,這些感測器也會偵測寄生蟲、病毒、致病菌或其毒素,以及腸道的發炎反應。事實上,急性腸道發炎會讓許多感測器對正常的刺激源與事件更為敏感。雖然這些資訊對於消化道的正常功能運作非常重要,但腸神經系統沒能力產生有意識的感覺。

我們的腸胃道、腸神經系統與大腦,一天二十四小時、一週七天不間斷地溝通。此一溝通網絡對整體身心健康的重要性,可能超乎你的想像。

大腦與腸道熱線不停歇 協力調節身心機能

當你攝取食物或飲料的時候,腸道的資訊收集系統會提供各種重要資訊給腹腦(腸神經系統)和大腦。你的腹腦和大腦,都對於獲得你吃吃喝喝時的資訊很感興趣,但它們感興趣的是這些資訊的不同層面。

你的腹腦需要來自腸道的重要資訊,以便做出回應,好將食物進行最妥善地消化,並且在需要時,藉由嘔吐或腹瀉,自消化道兩端排出腸道的內容物來清除毒素。這些報告包含餐點的份量、進入腸道的內容物(包含脂肪、蛋白質、碳水化合物的化學資訊,及其濃度、稠度與顆粒大小),還有任何惡意入侵者如細菌、病毒或汙染食物的其他毒素情報。

另一方面,大腦比較在乎你整體的身心健康,因此它會監控來自腸道的不同線索,並且整合身體其他部位的各種訊息,以及環境的相關資訊。

它不只監控腸神經系統所發生的事,還會密切注意你的腸道反應、反映你情緒的腸道狀態、你憤怒時胃部與結腸的痙攣收縮、沮喪時腸道活動的欠缺。換句話說,大腦觀看著自己的劇碼在腸道舞台上的演出狀態。大腦必定也會接收到數兆腸道菌叢所產生的資訊,這部分的腸腦訊息傳遞,在過去幾年來才成為眾人關注的焦點。

雖然大腦不斷監控來自腸道的所有感官資訊,但它把日常責任交付給「地方單位」,也就是腸神經系統。大腦只有在你有某行動需求,或有情況造成重大威脅而需要大腦回應時,才會直接涉入腸道的運作。

不管你是睡是醒,腸道每天分分秒秒都會透過各種感官機制,將身體內部發生的事告訴大腦。腸道不是唯一持續提供回饋給中樞神經系統的器官,你的大腦不斷接收來自身體每個細胞與器官的感官資訊。肺部和橫膈膜在你每次吸氣和吐氣時,都會傳輸物理訊息;心臟在每次心跳時會產生機械訊息,動脈壁會傳輸關於血壓的訊息,肌肉則會傳輸有關張力與緊縮度的資訊給大腦。

這些持續針對身體狀態所做的報告,科學家稱之為「內在體感資訊」(interoceptive information)──是大腦用以保持身體系統平衡與順利運作的資訊。雖然內在體感資訊來自身體的每個細胞,腸道與其感官機制傳送給大腦的訊息數量、多樣性與複雜度仍然獨一無二。

首先,你腸道的感官網絡遍布腸道的整個表面區域,面積比皮膚表面積大兩百倍──約為一個籃球場的大小。現在,想像籃球場上有數百萬個微小的機械感測器在收集有關球員動作、體重、加減速、每次跳躍與落地等資訊。由於腸道的訊息也包含化學、營養與其他資訊,上述比喻只能用來形容被編碼為腸道知覺的資訊量有多大。

血清素 腸腦訊息首要傳遞分子

血清素是腸腦訊息首要的傳遞分子。

含血清素的細胞,跟腸道中的腹腦及我們的大腦,都密不可分。腸道內的血清素訊息傳遞系統扮演關鍵角色,負責把腸道中跟食物、腸道菌、特定藥物相關的事件,和消化系統活動以及我們的感覺連結在一起。

另一方面,腸道神經與大腦中存有的少量血清素也扮演了重要角色:腸道中含血清素的神經對於蠕動反射的調節有重要影響,而大腦的神經細胞叢則傳送訊息給大腦多數區域,影響諸多重要功能,包括食慾、疼痛敏感度與心情等。

腸道是超強處理器 處理驚人的資訊量

最令人驚歎的是,腸道複雜的感官系統在食物進入我們嘴巴的那一秒就開始運作──舌頭上的味覺受體與食道中的腸神經,持續傳送著我們正在吃些什麼的訊息──一直到食物最後抵達結腸為止。腸道在完全不干擾我們日常活動的情況下進行這一切。

想到腸道感測器占據腸壁的密集程度及廣大面積,我們可以明顯看出,腸道無時無刻都在傳送大量資訊給大腦──無論是複雜的消化過程中的資訊,或是消化道中一百兆喋喋不休的微生物所輸入的資訊。換而言之,說到收集、儲存、分析與回應大量資訊這類功能,腸腦軸線是真正的超級電腦──完全不是當初被認為的那樣,是部單調乏味的消化蒸汽引擎。

這種認識是我們現代對腸道功能的全新理解,從過去專注於主要營養素與微量營養素、新陳代謝與卡路里等細節,轉變為認知到,腸道連同它的神經系統與其微生物居民,其實是驚人的資訊處理器。其涉及的細胞數目遠超過我們的大腦,而且某些能力甚至可與大腦並駕齊驅。

我們將在下一章中深入了解,腸道菌叢對我們吃了什麼、產生什麼感覺,扮演了哪些重要的角色。(網站專文)

<本文摘自《腸道.大腦.腸道菌【新版】:飲食會改變你的情緒、直覺和大腦健康》,如果出版社提供>

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責任編輯:王曉明

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