伊利诺伊大学的研究人员发现，婴儿配方奶粉中的益生元可以改善学习和记忆并改变大脑化学。图片来源：Lauren D. Quinn，伊利诺伊大学
在过去十年中，几乎每个成为父母的美国人都听说过“母乳是最好的”这样的口号，并且很可能被鼓励为新生儿提供母乳。除其他外，母乳含有益生元的天然来源：小的、不易消化的纤维分子，可促进婴儿肠道中有益细菌的生长。然而，对于许多家庭来说，母乳喂养是困难的或不可能的。幸运的是，在伊利诺伊大学研究人员的帮助下，现代婴儿配方奶粉越来越接近实物。
在 I of I 的小猪营养与认知实验室最近的一项研究中，科学家们与小猪合作，证明婴儿配方奶粉中所含的益生元可以增强记忆力和探索行为。
“当我们在配方中提供益生元时，我们的结果证实，我们不仅可以有益于众所周知的肠道健康，而且还可以影响大脑发育，”营养科学部动物科学系副教授 Ryan Dilger 说和 U of I 的神经科学项目。“我们实际上可以通过影响结肠中的细菌来改变仔猪的学习和记忆方式。”
仔猪被广泛认为是比小鼠和大鼠更能提供人类婴儿信息的模型；它们的消化系统、行为反应和大脑发育与人类婴儿非常相似。因此，研究人员越来越多地转向仔猪来测试与人类健康相关的临床前试验假设，特别是在肠道微生物和大脑发育的背景下。
“研究人类肠-脑轴的工作并不多，但许多啮齿动物的研究显示了这些联系。这是把它带到一个更接近人类婴儿的动物模型上，并询问这种联系是否仍然存在，以及我们是否可以梳理出可能的机制，”该研究的主要作者、神经科学项目的博士生斯蒂芬弗莱明说在美国大学。
2016 年初，Dilger 和他的同事与仔猪一起研究表明，包括益生元在内的创新配方成分的组合可能在大脑发育和行为中发挥作用。在他们的新研究中，该团队只关注益生元的作用。
从出生后的第二天开始，给仔猪喂以牛奶为基础的婴儿配方奶粉，辅以聚葡萄糖 (PDX)，一种具有益生元活性的合成碳水化合物和低聚半乳糖 (GOS)，一种天然存在的益生元。当小猪 25 天大时，弗莱明对它们进行了几次学习、记忆和压力测试。 33天后采集血液、脑组织和肠组织进行分析。
学习和记忆测试让小猪有机会玩狗玩具：他们以前见过的一个和一个全新的玩具。如果他们花更多的时间在新玩具上，这表明小猪认出了它是新玩具并喜欢它。这种“新的物体识别”测试是对啮齿动物研究中常用的经典迷宫测试的改进。
“如果你想测试记忆力，这个测试更接近于我们对婴儿所做的测试。毕竟，我们通常不会在迷宫中训练婴儿，”弗莱明说。 “我们从之前的研究中知道，该测试适用于猪，但这是第一个在营养环境中使用它的已发表示例。”
喂食 PDX 和 GOS 的猪比未接受益生元补充剂的猪花更多时间玩新物品。对新奇事物的偏爱是天生好奇心的表现，是大脑健康发育的标志，也指向学习和记忆的积极发展。
当益生元以应有的方式发挥作用时，有益细菌就会大量增加。一种判断方法是查看代谢终产物——挥发性脂肪酸 (VFA)——在消化益生元纤维期间由细菌排出。
“挥发性脂肪酸是益生元是否对整个细菌群产生影响的全球指标。例如，我们可能希望看到乳酸杆菌和其他产生丁酸盐的有益细菌的增加，”Dilger 解释说。与对照猪相比，接受PDX和GOS的猪的结肠、血液和脑中的挥发性脂肪酸（VFA）浓度发生了变化。
最近的证据表明，细菌 VFA 可能会进入血液并进入大脑，在那里它们可能会影响情绪和行为。
“我们发现，是的，食用 PDX/GOS 的猪的血液中吸收了 VFA。而且，是的，它们确实会进入大脑，”弗莱明解释道。 “但当我们查看这些 VFA 与我们的行为测试结果之间的关系时，似乎并没有明确的联系。”
另一个惊喜是喂食益生元的猪大脑中的血清素减少。 “当你听到更少的血清素时，会立即反应说，‘好吧，那很糟糕，’”弗莱明说。不必要;这些猪在压力测试期间没有表现出比对照猪更大的焦虑，或者在进行学习和记忆测试时表现更差。研究人员推测，益生元可能会改变色氨酸（血清素的氨基酸前体）的水平，但现在说还为时过早。
尽管需要做更多的工作来解决剩余的问题，但该研究增加了越来越多的研究，表明肠道和大脑之间存在一种强大且可能可改变的联系：婴儿配方奶粉制造商应该强烈考虑这一联系。
“有很多方法可以改变微生物群的组成，它们可以带来非常大的好处。促进良好的‘肠道健康’仍然是营养领域的重点，”Dilger 说。
出版物：Stephen A. Fleming 等人，“膳食聚葡萄糖和低聚半乳糖可增加幼猪的探索行为、改善识别记忆和改变神经化学”，营养神经科学，2017 年； doi:10.1080/1028415X.2017.1415280
