在这项研究中，研究人员给一组小鼠服用抗生素混合制剂4周，抗生素混合制剂可以消除其肠道微生物。然后，研究人员比较了这些小鼠和相同饮食的对照组小鼠肠道内容物的差异。消化过程可以将食物分解成小的代谢物。

  研究人员发现，肠道微生物被消除的小鼠和对照组小鼠之间有明显的差异。他们在老鼠组中发现了200多种代谢物的差异。与对照组小鼠相比，力竭小鼠中约有60种正常代谢物缺失，而其他代谢物数量不同。
 

  然后研究人员开始研究这些代谢产物在正常情况下的作用。通过对代谢产物的浓缩和富集，研究人员发现，受抗生素治疗影响最大的生物途径将主要参与神经递质分子的产生，神经递质分子是脑细胞与其他细胞交流所需的关键分子。比如色氨酸-血清素通路几乎完全封闭，微生物菌群消除的小鼠比对照小鼠色氨酸多，但血清素几乎为零；因此，如果没有重要的肠道微生物，小鼠可能无法从摄入的色氨酸中产生血清素。

  研究人员还发现，研究组的小鼠缺乏维生素B6代谢物，这种代谢物可以加速神经递质血清素和多巴胺的产生。
 

  研究人员还通过观察大脑活动来分析老鼠的睡眠状态。结果表明，与对照组小鼠相比，消除微生物菌群的小鼠在夜间(小鼠活动时)有更多的快速眼动和非快速眼动睡眠，而在白天(大多数小鼠睡眠时)有更少的非快速眼动睡眠。小鼠每天和晚上的快速眼动睡眠次数较多，而白天的非快速眼动睡眠次数较多。换句话说，消除微生物菌群的小鼠在睡眠和醒来之间来回切换的频率高于对照组小鼠。
 

  研究人员推测血清素的缺乏与睡眠异常有关，但其背后的分子机制需要通过科学家后来的深入研究来揭示。