Cercetătorii de la University of Roehampton și University of Surrey au investigat modul în care microbiomul intestinal poate influența substanțele chimice din creier. Studiul a vizat identificarea legăturilor dintre bacteriile prezente în sistemul digestiv și nivelurile de GABA și glutamat, doi dintre principalii mesageri chimici utilizați de neuroni. Analiza a fost efectuată pe un grup format din femei tinere și sănătoase, cu scopul de a observa asocierile dintre microbiom și funcționarea cerebrală.
Nicola Johnstone și Kathrin Cohen Kadosh au analizat date obținute prin spectroscopie de rezonanță magnetică, o tehnică ce permite estimarea concentrației de substanțe chimice într-o porțiune de țesut cerebral. Cercetarea a inclus 83 de femei cu vârste între 17 și 25 de ani, însă analiza completă a microbiomului a fost realizată pentru 61 de participante. Numărul de măsurători cerebrale valide a variat între 72 și 76, în funcție de regiunea cerebrală examinată în cadrul studiului.
În cadrul experimentului, s-au analizat trei regiuni cerebrale diferite, inclusiv zone implicate în controlul cognitiv, atenție și emoții. Din datele colectate prin analiza ADN-ului bacteriilor, au fost selectate 23 de procese legate de substanțe cu efect asupra sistemului nervos, precum producerea de GABA sau metabolismul triptofanului. Rezultatele au arătat asocieri între caracteristicile microbiomului și nivelurile acestor substanțe, însă autorii precizează că analiza este exploratorie și nu stabilește o relație de cauză și efect.
Cercetătorii au observat că cele mai multe asocieri au apărut în girusul occipital inferior, o regiune care procesează informația vizuală și care fusese folosită în studiu ca punct de comparație. În cortexul prefrontal dorsolateral s-a identificat o singură asociere legată de producerea de GABA, în timp ce în cortexul cingulat anterior au apărut legături cu metabolismul glutamatului. Studiul subliniază că prezența anumitor gene indică potențialul metabolic al bacteriilor, dar nu și intensitatea exactă a transformărilor chimice.
Analiza a inclus și evaluări privind anxietatea, depresia și calitatea somnului, evidențiind legături complexe între procesele bacteriene și starea mentală. De exemplu, capacitatea redusă a bacteriilor de a descompune GABA a fost corelată cu niveluri mai scăzute de anxietate. Totuși, autorii avertizează că numărul redus de participante și numărul mare de combinații statistice cresc riscul ca unele asocieri să apară întâmplător, fiind necesare studii pe grupuri mai mari pentru confirmare.
Comunicarea prin axa intestin-creier poate implica mecanisme indirecte, precum semnalizarea prin nervul vag sau răspunsurile imunitare. Deși bacteriile precum Bifidobacterium și Lactobacillus sunt implicate în producerea de GABA, cercetătorii nu au măsurat direct substanțele bacteriene din sânge sau semnalele transmise prin nervul vag. Această abordare subliniază complexitatea modului în care microbiomul poate influența integritatea barierei hemato-encefalice și funcția cerebrală generală.