Prehrana utječe na način na koji mozak funkcionira i reagira na različite podražaje. Neuroznanstvenica istražuje kako različiti nutrijenti u hrani mogu izravno utjecati na zdravlje mozga, otkrivajući važnost uravnotežene prehrane za optimalno funkcioniranje mozga.

Tijekom dugih pomorskih putovanja u 15. i 16. stoljeću, u razdoblju poznatom kao Doba otkrića, mornari su prijavljivali vizije predivne hrane i zelenih polja. Otkriće da su to bile samo halucinacije nakon mjeseci provedenih na moru bilo je iznimno mučno. Neki su mornari plakali od čežnje; drugi su se bacili u more.

Ispostavilo se da lijek za te mučne fatamorgane nije bio složeni kemijski spoj, kako se nekad mislilo, već jednostavan protulijek – sok od limuna. Ti mornari patili su od skorbuta, bolesti uzrokovane nedostatkom vitamina C, esencijalnog mikronutrijenta koji ljudi dobivaju jedući voće i povrće.

Vitamin C je važan za proizvodnju i otpuštanje neurotransmitera, kemijskih glasnika u mozgu. U njegovom nedostatku moždane stanice ne komuniciraju učinkovito jedna s drugom, što može dovesti do halucinacija.

Kao što ovaj poznati primjer ranih istraživača ilustrira, postoji bliska povezanost između hrane i mozga, koju istraživači poput mene nastoje rasvijetliti. Kao znanstvenik koji proučava neuroznanost prehrane na Sveučilištu Michigan, primarno me zanima kako sastojci hrane i produkti njihove razgradnje mogu izmijeniti genetske upute koje kontroliraju našu fiziologiju.

Osim toga, moje je istraživanje također usmjereno na razumijevanje kako hrana može utjecati na naše misli, raspoloženja i ponašanja. Iako još ne možemo spriječiti ili liječiti moždane poremećaje prehranom, istraživači poput mene puno uče o ulozi koju prehrana ima u svakodnevnim moždanim procesima koji nas čine takvima kakvi jesmo.

Možda ne iznenađuje da je ravnoteža nutrijenata ključna za zdravlje mozga: nedostaci ili viškovi vitamina, šećera, masti i aminokiselina mogu na različite načine utjecati na mozak i ponašanje – bilo pozitivno ili negativno.

Nedostaci vitamina i minerala

Kao i s vitaminom C, manjak drugih vitamina i minerala također može izazvati nutritivne bolesti koje negativno utječu na mozak kod ljudi. Na primjer, niska razina vitamina B3/niacina u prehrani – koji se obično nalazi u mesu i ribi – uzrokuje pelagru, bolest kod koje se razvija demencija.

Niacin je neophodan za pretvaranje hrane u energiju i gradivne blokove, zaštitu genetskog materijala od oštećenja iz okoliša i kontrolu količine određenih genskih proizvoda. U nedostatku ovih ključnih procesa, moždane stanice, poznate i kao neuroni, ne funkcioniraju ispravno i prerano odumiru, što dovodi do demencije.

Kod životinjskih modela, smanjenje ili blokiranje proizvodnje niacina u mozgu potiče oštećenje neurona i staničnu smrt. Suprotno tome, povećanje razine niacina pokazalo je smanjenje učinaka neurodegenerativnih bolesti kao što su Alzheimerova, Huntingtonova i Parkinsonova bolest. Promatračke studije na ljudima sugeriraju da dovoljne razine niacina mogu pružiti zaštitu od ovih bolesti, ali rezultati još nisu konačni.

Zanimljivo je da nedostatak niacina uzrokovan konzumiranjem prekomjernih količina alkohola može dovesti do sličnih učinaka kao kod pelagre.

Još jedan primjer kako nedostatak nutrijenata utječe na funkciju mozga može se pronaći u elementu jodu, koji se, poput niacina, mora unijeti prehranom. Jod, koji je prisutan u morskim plodovima i algama, esencijalni je gradivni blok za hormone štitnjače – signalne molekule važne za mnoge aspekte ljudske biologije, uključujući razvoj, metabolizam, apetit i san. Niske razine joda sprječavaju proizvodnju dovoljne količine hormona štitnjače, što narušava ove ključne fiziološke procese.

Jod je osobito važan za razvoj ljudskog mozga; prije nego što je kuhinjska sol bila obogaćena ovim mineralom 1920-ih, nedostatak joda bio je glavni uzrok kognitivnih teškoća širom svijeta. Smatra se da je uvođenje jodirane soli pridonijelo postupnom porastu IQ-a u prošlom stoljeću.

Ketogena dijeta za epilepsiju

Nisu svi prehrambeni nedostaci štetni za mozak. Zapravo, istraživanja pokazuju da osobe s epilepsijom otpornom na lijekove – stanjem u kojem moždane stanice nekontrolirano aktiviraju – mogu smanjiti broj napadaja usvajanjem prehrane s vrlo niskim udjelom ugljikohidrata, poznate kao ketogena dijeta, u kojoj se 80% do 90% kalorija dobiva iz masti.

Ugljikohidrati su preferirani izvor energije za tijelo. Kada oni nisu dostupni – bilo zbog posta ili ketogene dijete – stanice dobivaju energiju razgradnjom masti u spojeve koji se nazivaju ketoni. Korištenje ketona kao izvora energije dovodi do značajnih promjena u metabolizmu i fiziologiji, uključujući razine hormona koji cirkuliraju tijelom, količinu neurotransmitera koje mozak proizvodi i vrste bakterija koje žive u crijevima.

Istraživači vjeruju da ove promjene, ovisne o prehrani, posebice povećana proizvodnja moždanih tvari koje mogu smiriti neurone i smanjiti razinu upalnih molekula, mogu igrati ulogu u sposobnosti ketogene dijete da smanji broj napadaja. Ove promjene također mogu objasniti dobrobiti ketogenog stanja – bilo kroz prehranu ili post – na kognitivne funkcije i raspoloženje.

Šećer, zasićene masti i ultraprerađena hrana

Prekomjerne količine nekih nutrijenata također mogu imati štetne učinke na mozak. Kod ljudi i životinjskih modela, povišena konzumacija rafiniranih šećera i zasićenih masti – kombinacija koja se često nalazi u ultraprerađenoj hrani – potiče prejedanje tako što smanjuje osjetljivost mozga na hormonalne signale koji reguliraju osjećaj sitosti.

Zanimljivo je da prehrana bogata ovom vrstom hrane također smanjuje osjetljivost okusnog sustava, zbog čega životinje i ljudi percipiraju hranu kao manje slatku. Ove senzorne promjene mogu utjecati na odabir hrane, kao i na nagradu koju dobivamo od hrane. Na primjer, istraživanja pokazuju da se reakcije ljudi na sladoled u dijelovima mozga važnima za okus i nagradu smanjuju kada ga jedu svaki dan tijekom dva tjedna. Neki istraživači smatraju da ovo smanjenje signala nagrade za hranu može pojačati žudnju za još masnijom i slađom hranom, slično kao što pušači žude za cigaretama.

Prehrana bogata masnoćama i prerađenom hranom također se povezuje s nižom kognitivnom funkcijom i pamćenjem kod ljudi i životinjskih modela, kao i s većom učestalošću neurodegenerativnih bolesti. Međutim, istraživači još uvijek ne znaju jesu li ti učinci uzrokovani samom hranom ili debljanjem i inzulinskom rezistencijom koja se razvija s dugotrajnom konzumacijom ovih namirnica.

Povezano: Dr. Meri Bura o prehrani

Vremenske ljestvice

Ovo nas dovodi do ključnog aspekta utjecaja prehrane na mozak: vremena. Neke namirnice mogu akutno utjecati na funkciju mozga i ponašanje – u rasponu od nekoliko sati ili dana – dok druge zahtijevaju tjedne, mjesece ili čak godine da počnu djelovati. Na primjer, jedenje kriške torte brzo mijenja metabolizam sagorijevanja masti u ketogenoj dijeti kod osobe s epilepsijom otpornom na lijekove u metabolizam sagorijevanja ugljikohidrata, povećavajući rizik od napadaja.

Nasuprot tome, potrebni su tjedni konzumacije šećera da bi se promijenili okus i načini nagrađivanja u mozgu, te mjeseci nedostatka vitamina C da bi se razvilo skorbut. Konačno, kada je riječ o bolestima poput Alzheimerove i Parkinsonove bolesti, na rizik utječu godine izloženosti neodgovarajućoj prehrani u kombinaciji s drugim genetskim ili životnim čimbenicima poput pušenja.

Na kraju, odnos između hrane i mozga pomalo je poput delikatne Zlatokose: ne trebamo premalo, niti previše, već upravo dovoljno svakog nutrijenta.

Autor: Monica Dus, Izvanredni profesor molekularne, stanične i razvojne biologije, Sveučilište u Michiganu

Uz odobrenje autora, ovaj je članak je preveden s The Conversation.