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本综述系统介绍了国内首个遵循脑-肠轴（MGBA）框架、旨在探索精神障碍病理机制的前瞻性纵向队列——脑-肠健康计划（BIGHI）。该计划已纳入1200余名精神分裂症（SZ）、重度抑郁症（MDD）、双相情感障碍（BD）患者及健康对照（HC），整合临床评估、神经认知测试、脑电图（EEG）、磁共振成像（MRI）、外周血生物标志物和肠道微生物组等多维度数据，为从跨系统视角揭示精神障碍的脑-肠交互机制、开发计算精神病学及临床转化应用提供了高质量数据基础。
精神障碍是全球日益增长的公共卫生负担，其临床异质性高、共病率高，但生物学机制尚未完全阐明。近年来，微生物-肠道-大脑轴（Microbiota–Gut–Brain Axis, MGBA）为理解精神障碍的起源和发展提供了跨系统的新视角。它代表着肠道与大脑之间一个复杂的双向通讯网络，涉及神经通路、免疫信号和微生物衍生代谢物（如神经递质前体和短链脂肪酸），共同调节宿主健康。然而，大多数现有临床研究是横断面的，限制了从肠道菌群失调到大脑功能障碍的因果推断，也未能捕捉疾病进展中的动态变化，从而阻碍了临床转化。
为克服这一关键瓶颈，我们建立了脑-肠健康计划（Brain–Gut Health Initiative, BIGHI），这是中国首个系统聚焦于MGBA、涵盖主要精神障碍（包括SZ、MDD、BD）及HC的前瞻性队列。迄今为止，BIGHI队列已整合了来自1200多名参与者的多维数据，包括标准化的临床症状评估、神经认知测试、脑电图（EEG）、磁共振成像（MRI）、肠道微生物组谱和外周血生化指标，所有数据均在统一的临床和时间框架内收集。这个高质量的数据集为系统研究精神障碍中动态的MGBA相关过程奠定了坚实基础。
队列描述
BIGHI是一项纵向队列研究，分5个不同阶段进行，每个阶段针对特定的精神病人群并采用量身定制的数据收集策略。参与者来自广州医科大学附属脑科医院，包括被诊断为SZ、BD、MDD的个体以及HC。所有参与者年龄在18至45岁之间，为汉族，右利手，并提供了书面知情同意书。精神科诊断基于《精神障碍诊断与统计手册（第五版）》（DSM-5），并由经过培训的临床医生通过DSM结构化临床访谈进行确认。
数据收集涵盖了广泛的层面：
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临床与神经认知评估：由经过培训的临床医生收集一般信息，并使用汉密尔顿抑郁量表（HAMD-17）、汉密尔顿焦虑量表（HAMA）、杨氏躁狂评定量表（YMRS）、阳性和阴性症状量表（PANSS）以及MATRICS共识认知成套测验（MCCB）等工具进行评估。
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血液样本：采集静脉血，分离血清和血细胞，于-80°C保存，用于检测实验室标志物。
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脑电图样本：在隔音、光线昏暗的房间内，使用32通道Ag/AgCl Neuroscan系统采集10分钟静息态闭眼脑电信号。
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磁共振成像扫描：使用3.0T MRI扫描仪采集静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）和T1加权结构像。
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粪便样本：参与者空腹12小时后，无菌收集粪便样本，并于30分钟内转移至-80°C冰箱。通过宏基因组测序分析微生物DNA。
主要研究内容
基于MGBA失调可能是多类精神障碍背后跨诊断机制这一核心假设，BIGHI在队列建设阶段进行了一系列探索性研究，重点关注不同的方法论和诊断组。
基于脑电图的特征描述与生物标志物发现
从电生理学角度看，脑电图能够表征精神障碍个体的动态神经活动模式。通过脑电图微状态分析，我们评估了重复经颅磁刺激（rTMS）对慢性SZ患者阳性症状的治疗效果，发现脑电图微状态可作为症状改善的敏感指标。在MDD研究中，整合脑电图频谱特征与机器学习，识别出一种异常的皮质活动模式。MDD患者在顶枕区的α波段相对功率显著降低，且非周期性成分显著减少并与HAMD评分正相关，提示其可能作为抑郁的潜在生物标志物。
基于磁共振成像的脑网络图谱与生物标志物
通过整合结构和功能磁共振成像，我们系统绘制了不同诊断组的脑网络改变图谱。在SZ中，我们构建了抗精神病药物治疗后患者的脑功能网络，发现左侧前下顶叶小叶的度中心性变化与阳性症状评分变化呈负相关。在BD和MDD研究中，我们也发现了与自杀意念、认知功能及童年逆境相关的特异性脑功能连接改变。
主要精神障碍中的肠道微生物组失调
在微生物学层面，我们全面评估了主要精神障碍患者的肠道菌群改变。研究发现SZ患者的肠道菌群存在显著改变，包括β多样性变化、特定类群（如柯林斯菌属Collinsella、乳杆菌属Lactobacillus）的增加以及多种代谢途径的破坏。这些微生物特征中，琥珀酸弧菌属Succinivibrio的丰度与症状严重程度正相关。研究还发现外周超氧化物歧化酶（SOD）和同型半胱氨酸（Hcy）水平与肠道微生物丰度及认知表现存在系统关联。
主要精神障碍中的脑-肠关联
为探索MGBA的跨系统机制，我们进一步整合多模态数据集。在SZ中，我们检查了肠道微生物组与脑成像特征之间的多维关联，揭示疾病表现背后潜在的相互作用。我们首次通过结合多模态MRI特征与肠道微生物组谱，建立了个体化的脑-肠-微生物组网络（BGMN），该模型在区分SZ患者与HC方面达到了高准确率。利用脑-肠网络方法，我们进一步开发了多组学图卷积网络（MO-GCN）并结合注意力机制，以更有效地整合多组学特征，实现了优越的分类性能。此外，为应对SZ显著的异质性，我们采用数据驱动的方法，识别了跨脑、肠及脑-肠整合特征的不同多组学亚型。
讨论与展望
BIGHI是中国首个致力于研究精神障碍MGBA的前瞻性队列，具有诊断谱系广、数据维度全、质量控制严等显著优势。我们的研究强调精神障碍是高度复杂和异质性的疾病，不同的组学层（如肠道微生物组、神经影像、脑电信号和血液生物标志物）会出现不同的病理特征。多维数据的整合为精神障碍的早期识别、亚型分类和精准干预提供了新的视角和途径。
从机制角度看，精神障碍的机制研究日益认识到MGBA的双向调节特性，它可能通过神经、免疫和代谢途径影响大脑功能。在微生物组层面，与炎症反应和肠道屏障功能受损相关的潜在有害细菌（如柯林斯菌属Collinsella）呈上升趋势，而产短链脂肪酸的菌属（如粪杆菌属Faecalibacterium、罗斯氏菌属Roseburia）在不同诊断组中持续减少。神经影像学研究同样揭示了多种精神障碍在功能连接上的趋同异常。
同时，动物实验和合成生物学的不断进展进一步拓展了我们对MGBA机制的理解，并为其在精神障碍中的治疗应用提供了新方向。未来，如何构建人类MGBA与动物模型之间的有效映射，以及如何进行跨物种和机制导向的研究，将是推动MGBA从基础发现向临床转化的关键路径。
当前研究存在一些局限性，包括单中心、样本量在诊断类别间不平衡、纵向随访数据仍在积累以及尚未整合宿主基因组信息等。未来，随着队列向多中心扩展和随访数据的成熟，BIGHI将在精神障碍的MGBA研究中日益发挥其机制阐明和临床转化的潜力。
