每个动物都面临一个基本的生物学问题：找到足够的食物以生存。可靠食物来源的位置、成熟水果的味道、安全食物的气味，这些都是大脑最值得记住的信息。越来越多的研究表明，肠道与大脑会协同强化此类记忆，但其中的神经连接图一直模糊不清。如今，南加州大学的一个团队以惊人的精度绘制出了这条神经回路，精确展示了肠道中的营养信号如何经迷走神经传至海马体（大脑的记忆中枢），并增强空间性食物记忆的形成。同一项研究还带来了一个发人深省的推论：生命早期摄入高脂肪、高糖分的西式饮食会永久性损伤这条回路，即使日后纠正饮食，大脑形成食物相关记忆的能力也已受损。
该研究发表于《自然·通讯》（Nature Communications），第一作者为洛根·劳尔（Logan Lauer），通讯作者为南加州大学多恩斯夫文理学院（USC Dornsife）生物科学教授斯科特·卡诺斯基（Scott Kanoski）。研究确定了一条以迷走神经、内侧隔区和神经递质乙酰胆碱为核心的肠脑记忆通路。研究人员训练大鼠完成一项空间记忆任务，该任务模拟了记住食物位置这一自然挑战。大鼠被允许探索一个放置着不同食物杯的场地，其中只有部分杯子里装有可口且营养丰富的食物。经过一段间隔后，大鼠被放回场地，研究人员测量它们回忆哪些杯中有食物的能力。
结果呈现出一个清晰的模式：摄入蔗糖（食糖）或玉米油等营养丰富食物的大鼠，对食物位置的空间记忆明显优于摄入不含能量价值的无热量甜味剂的大鼠。营养引发的记忆优势显著而稳定。
为了弄清原因，研究团队采用了光纤光度测定法（fiber photometry），这一技术能让研究人员在活体、自由活动的动物体内实时监测神经递质的释放。其原理是将一根极细的光纤插入特定脑区，并发射特定波长的光。当一种经过改造、可与特定神经递质结合的荧光传感器蛋白遇到目标分子时，它会改变形状并发出荧光信号。通过同一根光纤测量该信号的强度，便能以亚秒级精度追踪神经递质水平的升降。
借助这一方法，团队测量了背侧海马体（对空间记忆和情景记忆至关重要的脑区）中的乙酰胆碱释放。他们发现，大鼠摄入蔗糖或玉米油后，背侧海马体的乙酰胆碱水平在数秒内急剧升高；摄入无热量甜味剂时则没有出现这种升高。差异毫不含糊：大脑的记忆系统回应的并非甜味或可口程度，而是真实卡路里的存在。
接下来的问题是：肠道如何向海马体发出营养物质存在的信息？研究人员沿信号逆向追溯，发现内侧隔区是关键的信号中继站。该脑区向背侧海马体发送胆碱能（产生乙酰胆碱）投射。当他们用化学方法破坏内侧隔区的胆碱能神经元后，海马体中由营养引发的乙酰胆碱释放消失了，空间记忆优势也随之消失。
然而，内侧隔区本身并不直接感知营养。信号起源于身体更下方的肠道。当营养物质进入小肠时，会刺激肠壁特化细胞释放胆囊收缩素（cholecystokinin，简称 CCK）。CCK 随后激活迷走神经的感觉神经末梢。迷走神经是连接内脏器官与脑干的人体最主要双向通信通道。
迷走神经将营养信号上传至脑干的孤束核，孤束核再投射至内侧隔区。为了检验迷走神经是否是这条链条中的关键环节，研究人员实施了膈下迷走神经切断术（subdiaphragmatic vagotomy），即切断膈肌以下迷走神经连接的外科手术。结果十分显著：海马体的乙酰胆碱升高和空间记忆优势均被消除。没有完整的迷走神经，肠道便无法再告诉大脑的记忆系统营养已经到达。
于是，完整的机制链条如下：肠道中的营养摄入触发 CCK 释放，CCK 激活迷走神经传入纤维；迷走神经将信号传至脑干，脑干再将其转达给内侧隔区的胆碱能神经元；这些神经元在背侧海马体释放乙酰胆碱，乙酰胆碱的激增强化了与食物位置相关的空间记忆的编码和巩固。这是一个简洁高效的系统，将营养状态直接与记忆形成联系起来。
从进化角度看，这类通路的存在意义深远。对于觅食动物和远古人类而言，记住在哪里找到高能量食物直接关系到生存优势。一只能在饱餐之后回忆起浆果丛或成功狩猎地点位置的动物，会比记不住的同类更有优势。肠脑记忆回路实质上是在告诉海马体：食物含有真实卡路里，记住它是在哪里找到的。无热量甜味剂无法激活这条通路，这一点凸显出该系统进化出来是为了识别真正的营养价值，而不仅仅是味道。
该研究中最令人不安的发现，是关于这条精密调节的回路在生命早期暴露于西式饮食后会发生什么。研究人员在覆盖幼年与青少年发育窗口的时期内，给幼鼠喂食富含饱和脂肪和精制糖的饮食（以人类标准大致相当于以快餐、加工零食和含糖饮料为主的童年饮食）。早期暴露结束后，大鼠被换回标准的健康饲料并继续成长。当它们在成年后接受测试时，肠脑记忆回路已受到永久性损伤。
迷走神经信号仍然正常发放，但内侧隔区不再响应。背侧海马体的乙酰胆碱释放减弱，与营养摄入相关的空间记忆优势消失。即使经过数月的健康饮食，损伤也无法逆转。这条回路已被早期饮食重新编程，且变化持久。
这一发现具有重要的公共卫生意义。它表明，童年和青少年时期的营养环境可能以日后改善饮食也无法完全纠正的方式塑造大脑的记忆系统。对于全球日益增多的摄入高脂肪高糖饮食的儿童和青少年，该研究提出了一种可能：他们的大脑不仅错失了良好营养带来的益处，而且正被主动地重新布线，损害着一条基本的生存回路。
该研究还为肥胖、代谢综合征与认知能力下降之间早已确立的联系增添了新的维度。如果同样的回路在人体中运作（迷走神经、CCK 信号传导和海马体乙酰胆碱在哺乳动物中的保守性提示很可能如此），那么不良饮食可能通过直接的生物学机制损害记忆功能，而不仅仅是代谢疾病的间接影响。
卡诺斯基和劳尔打开了一扇门，通往此前不可见的肠脑沟通层面。迷走神经长期以来被视为传递饥饿与饱腹信号的通道，如今又成为记忆调节的关键渠道。内侧隔区常在注意力与唤醒的研究语境中被讨论，如今获得了一个新角色：响应营养、把关海马体乙酰胆碱的守门人。而海马体本身，作为空间记忆和情景记忆的所在地，原来一直在持续倾听来自肠道的消息，了解吃下了什么。
这项研究的启示既奇妙又令人警醒。肠道与大脑通过一条回路相连，将一餐饭变成一堂课，告诉记忆系统什么重要、什么值得留待日后归档。但这条由进化锻造、本为帮助动物在匮乏中生存的回路，可能正因现代加工食品前所未有的丰裕和低劣的营养质量而变得脆弱。一条古老的、为记住浆果和蜂蜜位置而设计的回路，如今却被工业零食源源不断输入空洞的信号，正在重压之下断裂。
参考文献
Lauer, L.T., Kanoski, S.E., et al. (2026). The vagus nerve mediates a gut-brain-memory circuit via cholecystokinin signaling and hippocampal acetylcholine release. Nature Communications, 17, 7154. DOI: 10.1038/s41467-026-73896-2
婷 翻译