文|馬靜秋(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院助理研究員)、盛曉陽(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院主任醫(yī)師)編輯|覃靜 插畫|李麗
營養(yǎng)對大腦的影響有多重要?它比環(huán)境等因素對大腦的影響大,它甚至可以通過改變遺傳表達(dá)而影響大腦的生長發(fā)育!所以,吃出聰明的大腦是有可能的!
家 長都希望孩子聰明伶俐、頭腦靈活,而大腦的發(fā)育和運(yùn)轉(zhuǎn)都需要營養(yǎng)的支持,營養(yǎng)又要從食物中獲取。這次,我們就來說說大腦的發(fā)育、運(yùn)轉(zhuǎn)與營養(yǎng)的關(guān)系,說說如何在孩子的飲食上花些精力,給大腦以充足的營養(yǎng)支持,讓孩子有個(gè)聰明的大腦。
我們的大腦大約有1000億個(gè)神經(jīng)元,即神經(jīng)細(xì)胞。神經(jīng)元是大腦最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位,分為細(xì)胞體和突起兩部分。細(xì)胞體具有聯(lián)絡(luò)和整合輸入信息并傳出信息的作用。突起有樹突和軸突。樹突短而分枝多,直接由細(xì)胞體擴(kuò)張突出,形成樹枝狀,負(fù)責(zé)接受其他神經(jīng)元軸突傳來的沖動(dòng)并傳給細(xì)胞體;軸突長而分枝少,為粗細(xì)均勻的細(xì)長突起,末端形成樹枝樣的神經(jīng)末梢,分布于組織器官內(nèi),形成感覺神經(jīng)末梢、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)末梢等感受器。
在軸突外面還包裹著一層髓鞘膜,它的作用是絕緣,避免相鄰的軸突互相干擾,同時(shí)通過“跳躍式傳導(dǎo)”的機(jī)制來加快神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞,從而能遠(yuǎn)距離、快速接受外來刺激,再由細(xì)胞體傳出。
神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)器細(xì)胞之間通過突觸相互連接,使一個(gè)神經(jīng)元的沖動(dòng)能傳遞到另一個(gè)神經(jīng)元或另一細(xì)胞,形成神經(jīng)環(huán)路和神經(jīng)通路。
大多數(shù)情況下,神經(jīng)元之間的聯(lián)系由被稱為“神經(jīng)遞質(zhì)”的化學(xué)物質(zhì)所介導(dǎo)。當(dāng)傳導(dǎo)細(xì)胞的電沖動(dòng)到達(dá)突觸時(shí),神經(jīng)遞質(zhì)就被釋放進(jìn)入突觸間隙,然后與靶細(xì)胞表面的特殊受體相結(jié)合,從而誘導(dǎo)出突觸后神經(jīng)元的電信號。神經(jīng)遞質(zhì)通過各種受體產(chǎn)生多種不同的效應(yīng),調(diào)控神經(jīng)環(huán)路和神經(jīng)通路的活動(dòng)和整合,產(chǎn)生大腦高級功能。
在整個(gè)生命周期中,大腦的健康不斷受到各種因素的影響,根據(jù)現(xiàn)有的影像學(xué)資料得知,胎兒期、嬰兒期、兒童期直至青少年期和成年早期,大腦都在不斷地生長和發(fā)育。在大腦的生長發(fā)育過程中,充足而均衡的營養(yǎng)是必不可少的,營養(yǎng)對大腦的影響更甚于環(huán)境等因素對大腦的影響。隨著表觀遺傳學(xué)的興起,人們認(rèn)識到營養(yǎng)甚至可以通過改變遺傳表達(dá)而影響大腦的生長發(fā)育。
● 在胎兒期和孩子出生后的最初幾個(gè)月,大腦在快速生長發(fā)育,神經(jīng)元發(fā)生,移行,分化。此時(shí)的營養(yǎng)不良會(huì)對大腦的生長和發(fā)育產(chǎn)生終身有害的影響。
● 在嬰幼兒期、兒童期,髓鞘、突觸等迅速形成,建立神經(jīng)元之間以及神經(jīng)元與效應(yīng)器細(xì)胞之間的有機(jī)聯(lián)系,需要有充足而均衡的營養(yǎng)支持。
● 在兒童后期、青春期,某些神經(jīng)元之間和神經(jīng)元與效應(yīng)器細(xì)胞之間的聯(lián)系被選擇性地剪除,從而使大腦的運(yùn)轉(zhuǎn)更高效、更精準(zhǔn),在這一過程中始終需要有充足而均衡的營養(yǎng)支持。同時(shí),大腦中神經(jīng)遞質(zhì)的合成、結(jié)合、攝取,也與營養(yǎng)密切相關(guān)。
● 大腦發(fā)育,尤其是與較高級的認(rèn)知功能有關(guān)的大腦發(fā)育,將一直持續(xù)到青春期至成年早期。而在成年期,仍然需要各種營養(yǎng)素來支持神經(jīng)可塑性和大腦功能,減輕衰老對大腦的不利影響。各種營養(yǎng)素對大腦的生長發(fā)育和健康影響有一定的階段性,也有持續(xù)性。所以說,維持良好的營養(yǎng),對大腦的生長發(fā)育和健康終身有益。
成人大腦的重量大約為1400克,其中含水78%,脂肪12%,蛋白質(zhì)8%,糖2%,還有維生素、礦物質(zhì)等微量營養(yǎng)素。孩子出生后大腦優(yōu)先發(fā)育,1歲時(shí)腦重量達(dá)到成人的70%,3歲時(shí)腦重量達(dá)到成人的85%,10歲時(shí)腦重量已達(dá)到成人的98%。
在生命的任何階段,任何營養(yǎng)素缺乏都會(huì)對大腦的生長發(fā)育和健康產(chǎn)生或多或少的不良影響。除了宏量營養(yǎng)素(即蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪)缺乏造成營養(yǎng)不足會(huì)影響大腦的生長發(fā)育以外,特定營養(yǎng)素的缺乏可能會(huì)更顯著地影響大腦發(fā)育,比如DHA等長鏈多不飽和脂肪酸,鐵、銅、鋅、碘等微量元素,維生素A、B族維生素、維生素C、維生素D、維生素E等,還有低聚糖、氨基酸、磷脂、糖蛋白、脂蛋白等。
在除去水分以后,大腦的干物質(zhì)中脂肪含量高達(dá)60%,因此,脂肪對維持大腦的運(yùn)轉(zhuǎn)很重要,尤其是多不飽和脂肪酸、磷脂、脂蛋白、膽固醇等營養(yǎng)成分,對調(diào)節(jié)大腦神經(jīng)元、內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的功能和結(jié)構(gòu)起到非常重要的作用。
D H A(即二十二碳六烯酸)屬于n-3長鏈多不飽和脂肪酸,占大腦中n-3脂肪酸的97%,視網(wǎng)膜中n-3脂肪酸的93%,而且自胎兒期至成年早期(20歲),大腦中DHA的含量不斷提升,在成年期保持穩(wěn)定,而在老年期大腦中DHA含量下降,認(rèn)知功能也有所下降。DHA對神經(jīng)元的發(fā)生和遷移、突觸的發(fā)生、膜的脂肪酸組成和流動(dòng)性都至關(guān)重要,而這些會(huì)影響神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng),尤其是視覺系統(tǒng)以及大腦調(diào)節(jié)注意力、抑制和沖動(dòng)的區(qū)域的功能。
磷脂酰絲氨酸是一種膜磷脂,存在于大腦細(xì)胞中,它的主要作用是改善神經(jīng)細(xì)胞功能,調(diào)節(jié)神經(jīng)脈沖的傳導(dǎo),增進(jìn)大腦的記憶功能。
蛋白質(zhì)對大腦發(fā)育和健康的影響也很引人注目。研究顯示,記憶和蛋白質(zhì)攝入之間存在著正相關(guān),蛋白質(zhì)攝入與視覺空間功能、語言流暢性、處理速度和持續(xù)注意力呈正相關(guān)。蛋白質(zhì)中的某些特定氨基酸對大腦認(rèn)知功能的影響更是明顯,比如谷氨酸、色氨酸。谷氨酸是大腦中最豐富的游離氨基酸,是大腦主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì),同時(shí)也是腦內(nèi)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸(GA BA)的前體。色氨酸則是神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺的前體,可調(diào)節(jié)神經(jīng)節(jié)律、改善睡眠等。
大腦運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量主要由血糖提供,葡萄糖是維持腦功能的主要能量來源,腦組織對葡萄糖缺乏很敏感。近期對人乳低聚糖的研究顯示,低聚糖可以促進(jìn)嬰幼兒的腦發(fā)育。動(dòng)物研究顯示,人乳低聚糖可以改善動(dòng)物的空間記憶和物體識別能力,促進(jìn)突觸可塑性,而且低聚糖對復(fù)雜認(rèn)知的有益作用在幼年期就已顯現(xiàn)出來,并可持續(xù)到成年期。
缺鐵性貧血與嬰兒期精神和運(yùn)動(dòng)發(fā)育不良以及兒童后期認(rèn)知和學(xué)業(yè)成績不佳有關(guān),已經(jīng)得到充分認(rèn)證。鐵缺乏會(huì)損害兒童的運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能,如協(xié)調(diào)執(zhí)行功能、注意力和記憶力等。而且研究顯示,嬰幼兒期由鐵缺乏造成的腦發(fā)育損害,即使在補(bǔ)足鐵、糾正鐵缺乏后仍不能全部恢復(fù),因此預(yù)防鐵缺乏比治療鐵缺乏更重要。
不過要提醒家長的是,鐵過量對大腦也會(huì)有損害,而且同樣與運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能下降有關(guān),如運(yùn)動(dòng)受損、反饋處理和敏感性改變、記憶喪失和決策受損等。
鋅與大腦功能及認(rèn)知行為也有密切關(guān)系。鋅對大腦功能的影響主要與中樞神經(jīng)遞質(zhì)及其受體、神經(jīng)活性肽及其受體、信號傳導(dǎo)、腦中酶和功能蛋白的活性與結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)中某些基因表達(dá)的改變有關(guān)。鋅缺乏會(huì)使孩子的大腦生長發(fā)育異常,導(dǎo)致孩子學(xué)習(xí)能力下降、記憶力低下等行為異常。
胎兒期、嬰幼兒期碘缺乏的最主要危害就是造成不同程度的腦發(fā)育障礙。研究顯示,碘缺乏地區(qū)兒童的視覺運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)功能降低,并伴有語言障礙、智力低下。但是,高碘也可引起兒童反應(yīng)速度、動(dòng)作技能、動(dòng)作穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和耐力等的受損。
B族維生素通過多種機(jī)制影響大腦的生長發(fā)育和認(rèn)知功能,B族維生素缺乏會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變和髓鞘化不全,還會(huì)導(dǎo)致多種神經(jīng)遞質(zhì)合成和釋放異常,空間分辨能力降低,并出現(xiàn)認(rèn)知障礙、學(xué)習(xí)記憶能力受損等行為異常。
維生素D在大腦健康和認(rèn)知中的作用正在顯現(xiàn)。研究顯示,維生素D缺乏與認(rèn)知能力下降和阿爾茨海默病風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān);血清25(OH)D濃度低可預(yù)測執(zhí)行功能障礙。也有研究顯示,高劑量補(bǔ)充維生素D可改善視覺空間記憶,但不能改善其他認(rèn)知功能。
研究顯示,臍帶血維生素E水平和幼兒的認(rèn)知與行為發(fā)育相關(guān);天然維生素E富集于幼兒負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)、思維和記憶的三大關(guān)鍵腦區(qū),即前視覺皮層、海馬體和額葉皮層。
此外,來自藍(lán)莓、核桃、銀杏葉的植物化學(xué)物,如花青素、黃烷醇等多酚類、核桃蛋白衍生肽、銀杏葉提取物等,也有改善認(rèn)知功能的作用。
雖然不同的營養(yǎng)成分通過不同的機(jī)制影響大腦發(fā)育和認(rèn)知功能,但各種營養(yǎng)成分之間有相互作用,可能是相互協(xié)調(diào),也可能是相互抑制,幾種單一營養(yǎng)成分的共同作用可能并不是“一加一等于二”。同時(shí),營養(yǎng)過剩對腦功能也有不良影響,且額外補(bǔ)充的營養(yǎng)保健品的功效也與來自食物的不同。因此,人體獲取營養(yǎng)的最佳方式是從食物中獲得,均衡而充足的飲食才能促進(jìn)和維持大腦的生長發(fā)育和健康。
嬰幼兒的膳食方式不同于成人,促進(jìn)嬰幼兒腦發(fā)育的最佳食物是母乳。母乳喂養(yǎng)有明確的促進(jìn)嬰幼兒大腦生長發(fā)育的作用。比如DH A、乳脂球膜、人乳低聚糖等都是從母乳中發(fā)現(xiàn)并鑒定的能提升嬰兒大腦生長發(fā)育的營養(yǎng)成分。鑒于目前研究結(jié)果,嬰兒配方奶中必須加入適量的亞油酸、亞麻酸,以及DHA、AR A長鏈多不飽和脂肪酸等。而低聚糖、乳脂球膜等成分仍在繼續(xù)研究中。
兩歲后兒童的飲食結(jié)構(gòu)與成人類似,因而也可以采納以下世界衛(wèi)生組織對成年人保持大腦健康的飲食建議:
● 采用地中海式健康飲食,包括水果、蔬菜、豆類、堅(jiān)果和全谷物(如小米、燕麥、小麥、糙米)。
● 每天至少吃400 克水果和蔬菜。土豆、紅薯和其他高淀粉含量的根莖類蔬菜不包括在這類水果或蔬菜中。
● 游離糖攝入的能量不能到總能量的10%,對于一個(gè)每天消耗大約2000千卡能量的健康體重成人來說,總能量10%的游離糖相當(dāng)于50 克(或10茶匙)。最好是讓游離糖攝入的能量少于總能量的5%(即25 克),以獲得額外的健康益處。大多數(shù)游離糖是由制造商、廚師或消費(fèi)者添加到食品或飲料中的,也可以在蜂蜜、糖漿、果汁中天然存在。
● 攝入脂肪的能量不能到總能量的30%。脂肪的攝入包含不飽和脂肪(魚類、鱷梨、堅(jiān)果、向日葵、油菜籽和橄欖油)和飽和脂肪(脂肪肉、黃油、棕櫚油、椰子油、奶油、奶酪、酥油),最好能將飽和脂肪的攝入量減少到總能量的10%以下。各種反式脂肪更不可取,要將反式脂肪的攝入量降低到總能量的1%以下。
● 小于5 克加碘鹽(約1茶匙)。
現(xiàn)有的證據(jù)表明,攝入均衡的營養(yǎng),而不是單一的營養(yǎng)素,才會(huì)對大腦的健康有益,比如地中海飲食模式。地中海飲食泛指希臘、西班牙、法國和意大利南部等處于地中海沿岸的南歐各國的飲食模式,以蔬菜、水果、魚類、五谷雜糧、豆類和橄欖油為主。地中海飲食也代指有利于健康的簡單、清淡以及富含營養(yǎng)的飲食。研究顯示,成年人采用這種飲食模式可以降低認(rèn)知障礙風(fēng)險(xiǎn)、減慢認(rèn)知能力下降速度、提高邏輯記憶能力或全面認(rèn)知能力。
在一項(xiàng)評估兒童和青少年健康飲食對執(zhí)行功能影響的系統(tǒng)綜述中也證實(shí),健康飲食(如全谷物、魚類、水果和蔬菜)與執(zhí)行功能之間存在正相關(guān)。相比之下,攝入不太健康的零食、含糖飲料和紅肉/加工肉則與執(zhí)行功能差有關(guān)。另外,還有研究顯示,高飽和脂肪、高精制碳水化合物飲食在造成肥胖的同時(shí),也與認(rèn)知功能受損之間有聯(lián)系。
除了保持飲食均衡、多吃健康食物外,養(yǎng)成良好的飲食習(xí)慣也很重要,其中吃好早餐對促進(jìn)和維持大腦生長發(fā)育和認(rèn)知功能已經(jīng)得到大量研究證實(shí)。研究顯示,早餐對兒童和青少年的多個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域,如注意力、處理速度、工作記憶、執(zhí)行功能等有著深遠(yuǎn)且積極的影響。早餐對成人的記憶力(尤其是延遲回憶)表現(xiàn)出微小但強(qiáng)大的優(yōu)勢。所以,要想讓孩子有充沛的腦力應(yīng)對一天的學(xué)習(xí),一定要讓他吃好早餐。
大腦運(yùn)轉(zhuǎn)需要充足而均衡的營養(yǎng),但也不能吃得太飽,因?yàn)槌缘锰枙?huì)增加胃腸道的負(fù)擔(dān),影響大腦供血,不利于大腦的運(yùn)轉(zhuǎn),所以吃飽后人容易出現(xiàn)昏昏欲睡的感受。另外,吃得太飽還可能造成腸道菌群失衡,而腸道菌群失衡會(huì)通過腸—腦軸而影響到腦功能。
動(dòng)物腦中有大量的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、磷脂、DHA等,都是有利于大腦生長發(fā)育和健康的營養(yǎng)素,適量吃些是可以的。但是,動(dòng)物腦中也含有高量的膽固醇,過量攝入膽固醇對健康會(huì)有危害,所以不建議給孩子吃過多的動(dòng)物腦。
中醫(yī)學(xué)中有“以形為補(bǔ)”的習(xí)俗,與大腦外形相似的核桃長期被奉為補(bǔ)腦的神品。研究發(fā)現(xiàn),長期攝入核桃確實(shí)可以改善人的認(rèn)知功能和記憶能力。核桃中含有大量具有抗氧化、抗炎作用的多不飽和脂肪酸、蛋白衍生肽和酚類化合物,這些成分均有利于大腦生長發(fā)育和健康。核桃的油脂含量高達(dá)65%~70%,且核桃油脂肪酸組成均衡,不飽和脂肪酸達(dá)90%。核桃油以n-3脂肪酸為主,可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為DHA,有利于大腦生長發(fā)育。而近期對核桃肽制備工藝的改進(jìn),顯示從核桃中提煉的蛋白衍生肽有提升記憶力和注意力的作用。
海魚,特別是三文魚、鱈魚等深海多油魚,富含DHA,經(jīng)常吃富含DHA的海魚有利于兒童大腦生長發(fā)育和健康。但海魚中常含有較多的汞等有害成分。海產(chǎn)品有最佳選食、合格選食、不要選食的分類,盡量給孩子吃最佳選食類的食物。
美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)推薦,1~11歲兒童每周要吃2次(份)最佳選食類別中的魚。
DHA、磷脂酰絲氨酸、氨基酸、植物提取物……這些營養(yǎng)品可能有一定的增強(qiáng)記憶力、提升注意力等作用,少數(shù)營養(yǎng)失衡或腦發(fā)育不良的孩子可以在醫(yī)生的指導(dǎo)下選用經(jīng)過臨床研究證實(shí)有明確的提升兒童記憶力、注意力的保健品,而健康的孩子并不需要額外補(bǔ)充這些營養(yǎng)保健品。
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2~3歲,一份魚約30克;
4~7歲,一份魚約60克;
8~10歲,一份魚約90克;
11歲,一份魚約120克。