Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Masashi Yanagisawa tại Đại học Tsukuba ở Nhật Bản dẫn đầu, cho biết, kết quả nghiên cứu mới nhất của họ cho thấy mức độ vi khuẩn có thể thay đổi môi trường và bên trong của ruột, cuối cùng là tác động đến hành vi như là giấc ngủ.

Các nhà khoa học đã cho chuột uống một loại thuốc kháng sinh mạnh trong 4 tuần, khiến chúng cạn kiệt vi sinh vật đường ruột. Sau đó, họ so sánh bên trong ruột giữa những con chuột này và những con chuột ở nhóm kiểm soát có cùng chế độ ăn. Quá trình tiêu hóa chia nhỏ thức ăn thành từng mảnh được gọi là chất chuyển hóa. Sau đó họ đã tìm thấy sự khác biệt đáng kể giữa chất chuyển hóa ở những con chuột cạn kiệt hệ vi sinh vật và những con chuột ở nhóm kiểm soát. Giáo sư Yanagisawa giải thích, "chúng tôi tìm thấy hơn 200 sự khác biệt về chất chuyển hóa giữa các nhóm chuột. Khoảng 60 chất chuyển hóa bình thường bị thiếu ở những con chuột suy giảm hệ vi sinh vật và những chất khác khác nhau về số lượng, một số nhiều hơn và một số ít hơn so với những con chuột ở nhóm kiểm soát”.

Tiếp theo, họ bắt đầu xác định những gì mà chất chuyển hóa này thường làm. Sử dụng phân tích làm giàu bộ chuyển hóa, họ phát hiện ra rằng con đường sinh học bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi việc điều trị bằng kháng sinh là những con đường liên quan đến việc tạo ra chất dẫn truyền thần kinh, các phân tử mà các tế bào trong não sử dụng để giao tiếp với nhau. Ví dụ, con đường tryptophan-serotonin gần như bị ngừng hoàn toàn; nhóm chuột bị suy giảm hệ vi sinh vật có nhiều tryptophan hơn với nhóm kiểm soát, nhưng hầu như không có serotonin. Điều này cho thấy rằng nếu không có các vi khuẩn đường ruột quan trọng, những con chuột không thể tạo ra bất kỳ serotonin nào từ tryptophan mà chúng đang ăn. Và nhóm chuột bị thiếu các chất chuyển hóa vitamin B6, giúp tăng tốc sản xuất chất dẫn truyền thần kinh serotonin và dopamine.

Nhóm nghiên cứu cũng phân tích cách những con chuột ngủ bằng cách xem xét hoạt động của não trong điện não đồ. Họ phát hiện ra rằng so với chuột ở nhóm kiểm soát, thì nhóm chuột bị suy giảm hệ vi sinh vật có nhiều giấc ngủ REM và non-REM hơn vào ban đêm; khi những con chuột được cho là hoạt động và ít ngủ hơn những chuột non-REM vào ban ngày khi mà hầu như chuột đang ngủ. Số lượng các giai đoạn giấc ngủ REM cao hơn cả vào ban ngày và ban đêm, trong khi số lượng các giai đoạn non-REM cao hơn vào ban ngày. Nói cách khác, nhóm chuột bị suy giảm hệ vi sinh vật chuyển đổi giữa các giai đoạn ngủ/thức thường xuyên hơn so với nhóm chuột kiểm soát.

Giáo sư Yanagisawa suy đoán rằng việc thiếu serotonin là nguyên nhân gây ra những bất thường về giấc ngủ; tuy nhiên, cơ chế chính xác vẫn cần được tìm ra. Ông cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng sự suy giảm vi khuẩn đã loại bỏ serotonin trong ruột và mức serotonin trong não có thể ảnh hưởng đến chu kỳ ngủ/thức. Do đó, việc thay đổi vi sinh vật trong ruột bằng cách thay đổi chế độ ăn uống có khả năng giúp những người khó ngủ”.