腸道有別於其他器官，神經叢密集，就像大腦一樣可以分泌各種激素並產生神經傳導物質，早在1907年美國拜倫羅賓遜（Byron Robinson）醫師就提出「腹腦」的理論，而1998年哥倫比亞大學解剖學暨細胞生物學邁克·傑松（Michael D. Gershon）教授也提出「第二大腦」的理論。腸道神經系統（Enteric Nervous System ,ENS）擁有完整的神經網絡，包含感覺神經元、中間神經元、和運動神經元，比脊椎與其他周邊神經系統的神經元還多。其絕大多數功能不受大腦的意志力左右。
2018年5月澳洲弗林德斯大學（Flinders University）神經生理學尼克．史賓塞（Nick Spencer）教授發表了一篇研究報告在《神經科學期刊》（Journal of Neuroscience），試圖揭密位於腸壁內的大量神經元是透過何種運作方式，促使結腸內容物向前推進。
研究人員觀察了安樂死小鼠的大腸，其中包含400,000個獨立的神經元。研究人員使用高解析度神經元影像技術來偵測，並同時利用電極來測量動作電位，也就是神經元的電脈衝（electrical impulses），結果在小鼠腸道中發現這些結腸神經元的動作電位是以一種極有節律（~2Hz）且同步的模式在運行。
小鼠的腸道同步這些動作電位，並在腸道產生收縮作用，腸道收縮作用將有助於將食物廢棄物通過腸道、排出體外，這點與第一大腦的神經系統運作模式大不相同。這樣的運作模式之前並沒有被發現。
腸道最重要的奧秘之一，就是如此數量龐大的腸道神經元（含括大量興奮性與抑制性神經元）到底是如何協調運作來導致平滑肌細胞正確且規律收縮，從而促使結腸內的物質向前推進？假使不夠協調，恐怕就會像端午節划龍舟一樣，前進緩慢，或停滯不前，或甚至翻船落水。
這一連串的協調前進過程被稱為「結腸複合位移運動」（colonic migrating motor complex, CMMC），也稱為移行性複合運動，通常發生在兩餐之間（非進食期間）。這些分布在腸道平滑肌內，以百萬計的神經細胞讓消化道出現一次又一次地蠕動，把難消化的物質（如骨骼或纖維）從胃輸出，通過小腸進入大腸。除了移動之外，神經細胞也在我們飢餓時，負責讓腸道發出巨大「咕嚕咕嚕」的聲響，通知你該吃飯了。史賓塞教授據此認為，腸道確實是會思考的腹腦，而且是發號指令給大腦。
美國斯克里普斯紀念醫院（Scripps Memorial Hospital）神經學家庫利特·查德里（Kulreet Chaudhary）醫師亦指出，腸道神經系統就像大腦一樣，也會發出訊息和接收訊息、紀錄平常經驗、同時影響情緒起伏。查德里醫師認為大腦實際上大多是聽令，而腸道神經系統則負責發出90%的指令。因此，腸道不健康，影響將會遍及全身。
腸道的神經系統其實和大腦也有密切的互動，美國一篇研究報告證實小鼠腸道感覺神經細胞可以透過血清素（serotonin, 又稱5-HT）直接與腸道神經元進行對話，並將訊息讓大腦知道。
2017年6月22日美國加州大學舊金山分校神經科學David Julius教授發表在《細胞》（Cell）期刊的研究，顯示透過研究小鼠腸道類器官（intestinal organoids）和腸道組織切片中的腸道感覺細胞--即腸嗜鉻細胞（enterochromaffin cell），得知腸嗜鉻細胞在腸道是扮演化學感測器（chemosensors）的功能，經由突觸連接調節血清素敏感性初級傳入神經纖維（serotonin-sensitive primary afferent nerve fibers），使腸嗜鉻細胞能夠偵測並將腸道內的環境、代謝和體內恆定訊息直接傳遞到中樞神經系統。
腸嗜鉻細胞是一種腸內分泌細胞（enteroendocrine cell），僅佔腸道上皮不到1%，但卻負責產生身體90%的血清素。之前曾有研究指出這些細胞發揮化學感測器的作用，偵測腸道中的分子，並且作出反應，分泌血清素來觸發神經元控制腸道的蠕動。
而血清素也扮演執行大腸收縮及蠕動動作的角色，大腸內的血清素與神經纖維接受體結合，刺激神經傳導，當血清素作用在腸道的黏膜下神經叢時，會導致腸壁肌肉收縮及腸道蠕動，將糞便排出體外。若是神經傳導物質的功能失調，腸道蠕動過慢，就會出現腹脹、便秘等情況，造成不適。
此外，腸道的神經系統也和腸道內細菌產生密不可分的互動，2015年4月加州理工學院（Caltech）生物學和生物工程系台裔助理教授蕭夷年之研究團隊，發表在《細胞》（Cell）期刊的研究報告指出，腸道菌叢對於血清素的產生影響至鉅，而血清素也是大腦內重要的神經傳導物質，血清素的濃度變化和很多疾病的發生有關，像是腸躁症、心血管疾病、骨質疏鬆症、憂鬱症及自閉症等精神疾病皆相關。中國古代常說「百結愁腸」、「柔腸寸斷」、以及「牽腸掛肚」，在在突顯了腸道神經系統和情緒之間密不可分的關係 ！
在我們完全瞭解正常且健康的腸道神經細胞是如何有節律地同步化的運作之後，科學家就能開始進一步瞭解一些功能運作不正常的腸道，到底是出了哪些問題，然後進一步謀求解決之道，像是慢性便秘在全球影響很多人，就是因為腸道神經細胞無法正常運作所導致的。相信在不久的將來，醫學進步將更能對症下藥，解決許多困擾人類許久的腸道蠕動問題，造福全人類。
（圖片來源：Pixabay silviarita）
（本文作者為陽明大學醫學院藥理學研究所教授）
