Dieta dla mózgu: czy to, co jemy może wpływać na to, jak myślimy?

07-07-2016
Gdy ktoś rzuca hasło dieta lub spalanie kalorii, pierwszym, co przychodzi nam do głowy są tłuszcz i mięśnie, prawda? Wiecie, że tymczasem, jeśli przeliczymy zapotrzebowanie kaloryczne na jeden gram tkanki, mózg zdeklasuje mięśnie, pochłaniając kilkanaście razy więcej energii niż one? Choć jego waga nie przekracza 2-3% masy naszego ciała, narząd ten odpowiada za zużycie aż 20% energii, której potrzebujemy każdego dnia. To wręcz absurdalny wynik, biorąc pod uwagę fakt, że wśród innych ssaków utrzymanie mózgu kosztuje jakieś 4% całkowitego zapotrzebowania energetycznego, a u małpich rekordzistów – maksymalnie 10%. Przeciętna, niezbyt aktywna kobieta, wydatkuje na sam mózg jakieś 400 kilokalorii dziennie, i to tylko na zapewnienie jego podstawowych funkcji, bez uwzględniania ponadprogramowego wysiłku umysłowego. Choć wydaje się to mało intuicyjne, mózg i dieta są więc ze sobą nierozerwalnie związane i to tej zależności dzisiaj się przyjrzymy. Co ma jedzenie do ewolucji mózgu, czy dieta naszych przodków mogła mieć wpływ na obecny kształt tego narządu i wreszcie – czy to, co jemy może wpływać na to, jak myślimy? Ciekawi? Chodźcie!

Dawno, dawno temu…

Choć wydaje się to dziwne, ewolucja mózgu była ściśle związana z ewolucją naszych dietetycznych upodobań, a obecny kształt i fizjologia tego narządu są przynajmniej po części ukształtowane przez to, co lądowało na talerzach naszych przodków.

Jak głosi jedna z hipotez, obecna wielkość mózgu oraz fakt, że w toku ewolucji hominidów narząd ten stałe się powiększał, są wynikiem przerzucenia się naszych przodków na mięsożerność. Całkiem prawdopodobnym jest, że duży mózg zaczął być przez dobór naturalny premiowany tuż po tym, jak nasi praprapradziadkowie zaczęli polować w zorganizowany sposób na biegającą po wysychających wtedy sawannach zwierzynę. Skoordynowanie polowania wymagało przecież nie tylko sporej wyobraźni i zdolności do planowania, ale też zaawansowanych kompetencji społecznych – trzeba się było wszak dogadać i ustalić szczegóły akcji, a takie zachowanie jest już o wiele bardziej skomplikowane niż w przypadku, gdy pożywienie stanowią jedynie zerwane z krzaczków owoce. Zasada była więc prosta: kto lepiej myślał, ten więcej jadł, a kto więcej jadł, ten mógł dokonywać jeszcze większych energetyczno-odżywczych inwestycji w mózg i… myśleć jeszcze lepiej. Mechanizm ten napędzał się więc sam.

Dostępność wysoko odżywczego mięsa, które w małych ilościach (w porównaniu z pokarmem roślinnym) zawiera wielokrotnie więcej energii oraz substancji odżywczych takich jak żelazo, witamina B12, czy cynk pozwoliło też na zredukowanie długości (i tym samym energochłonności) jelit, dzięki czemu spora część energii mogła zostać przeniesiona w inne miejsce i być wydatkowana na utrzymanie mózgu. Wpływ spożycia mięsa na lepsze osiągnięcia w nauce i efektywność pracy mózgu został też potwierdzony w badaniach na grupie kilkuset dzieci z kenijskich szkół. Te z dzieci, które każdego szkolnego dnia przez niespełna dwa lata otrzymywały posiłek zawierający mięso (w porównaniu z dziećmi, które otrzymywały tę samą liczbę kalorii, jednak pochodzących z roślin) osiągały lepsze wyniki w matematyce i nauce języków. Warto jednak zaznaczyć, że podobne badanie przeprowadzone w Australii, gdzie większość osób, mimo rezygnacji ze spożycia mięsa, jest w stanie bez problemu zapewnić sobie odpowiednią ilość energii i składników odżywczych, w ogóle nie potwierdziło takiej zależności i nie ujawniło żadnych różnic pod względem zdolności poznawczych u osób żywiących się mięsem i tych, które z niego zrezygnowały.

531S12a-g1

źródło: klik

Drugim aspektem, który prawdopodobnie może powiedzieć nam coś na temat ewolucji diety naszych przodków i ma związek z mózgiem, jest fakt, że narząd ten wykorzystuje do swojego działania niemal wyłącznie glukozę, czyli cukier prosty, którego mięsne posiłki nie dostarczają zbyt wiele. Względnie dużo można natomiast pozyskać go z owoców. Taka zależność od niemal jednego tylko źródła energii sugeruje, że w diecie naszych przodków, wprawdzie lubujących się w kotletach ze świeżej gazeli i łopatce z antylopy, obecne były, i to w sporych ilościach, produkty roślinne.

tomatoes-320860_640

Glukoza to nie wszystko

Gdy we krwi zabraknie glukozy, mózg przestawia się na metabolizm oparty na związkach ketonowych powstających z rozpadu tłuszczu. Przykładem osobników korzystających z nich na wielką skalę są noworodki, które rodzą się wyposażone w grubą warstwę sadełka zapewniającego im nie tylko izolację termiczną, ale również zapas energii konieczny do intensywnego przebudowywania i rozwijania układu nerwowego.

Również dziś badania na poziomie fizjologii i molekuł potwierdzają istnienie jednoznacznych zależności na linii mózg – układ trawienny. Niektóre z hormonów produkowanych przez jelita mogą przedostawać się do mózgu, a ten pozostaje przecież głównodowodzącym, jeśli idzie o sterowanie głodem i sytością oraz intensywnością pracy układu pokarmowego. Jak ma się jednak to, co jemy do tego, jak myślimy? Czy taki związek w ogóle istnieje? Okazuje się, że… owszem, a kilka dietetycznych składników odgrywa w pracy mózgu szczególnie ważną rolę i to im właśnie teraz się przyjrzymy.

Kwasy tłuszczowe

Mózg, jak niemal wszystko w naszym organizmie, składa się przede wszystkim z wody. Po wysuszeniu, największą część jego masy stanowią jednak tłuszcze. Spośród nich, najważniejsze dla prawidłowego funkcjonowania mózgu są te powstające z kwasów tłuszczowych, które znamy ze skrótów omega-3 i omega-6. Ludzkie ciało nie radzi sobie jednak zbyt dobrze z ich syntezą, dlatego muszą one być w sporych ilościach dostarczane wraz z pożywieniem.

Spośród kwasów omega-3, najbardziej rozpowszechnionym w błonach komórkowych mózgu jest kwas DHA (dokozaheksaenowy), w który to bogate są tłuste ryby i algi. W ciągu ostatnich 100 lat konsumpcja DHA w krajach zachodniej cywilizacji spadła, głównie na rzecz tłuszczów trans i nasyconych, a niekórzy naukowcy upatrują w tym przyczyny zwiększonego występowania depresji tam, gdzie spożycie ryb i owoców morza, a tym samym podaż DHA w diecie, jest niskie.

Ilość przeciętnie zjadanych ryb, a występowanie depresji. Z wykresu wynika, że tam, gdzie ryby goszczą na stołach często (np. w Japonii) depresja dotyka przeciętnie mniejszej liczby osób niż tam, gdzie zjadanie ryb nie jest aż tak powszechne. Źródło: klik

Ilość przeciętnie zjadanych ryb, a występowanie depresji. Źródło: klik

Skąd pozyskiwać nienasycone kwasy tłuszczowe, które budują tkankę mózgu?

Najprościej byłoby wziąć je z… mózgu innych zwierząt? Jest całkiem prawdopodobne, że nasi przodkowie sporadycznie korzystali z tego (wprawdzie niezbyt efektywnego – mózgi zwierząt nie są przecież aż tak duże w proporcji do całego ciała) sposobu wzbogacenia diety w kwasy omega-3 i omega-6, jednak szybko zorientowali się, że można korzystać z przyjemniejszego menu, przenosząc się na tereny blisko wody i pałaszując ryby oraz owoce morza. 

 

 

Ostatnie lata przynoszą zresztą sporo doniesień na temat związku pomiędzy podażą DHA w diecie, a funkcjami poznawczymi mózgu. Udowodniono na przykład, że zbyt niskie spożycie DHA jest powiązane ze zwiększonym ryzykiem rozwoju dysleksji, demencji, depresji, choroby dwubiegunowej, czy też schizofrenii. Kilka głośnych badań przeprowadzonych dzieciach uczących się w brytyjskich szkołach zasugerowało, że suplementacja DHA wspomaga procesy poznawcze i szkolne osiągnięcia – dzieci z grupy otrzymującej dodatkowe dawki DHA lepiej radziły sobie z literowaniem, czytaniem i skupieniem się na lekcji. Wyniki tych badań odbiły się szerokim echem w mediach i w dużej mierze sprawiły, że w Stanach Zjednoczonych DHA jest obecnie jednym z lepiej sprzedających się (ale też wciąż kontrowersyjnym – jego skuteczność nie jest jednoznacznie potwierdzona) suplementów diety.

To o dobrych tłuszczach. A co z tymi złymi? Badania gryzoni, podczas których serwowano im śmieciowe jedzenie, bogate w tłuszcze nasycone, tłuszcze trans i biały cukier, wykazały, że już po trzech tygodniach takiego dietetycznego folgowania, efektywność pracy mózgu obniża się. Objedzone szczury i myszy gorzej się uczyły i wykazywały ponadprzeciętnie obniżony poziom BDNF – czynnika wzrostu odpowiadającego za utrzymanie neuronów przy życiu, a także pobudzanie ich do rozwoju i różnicowania.

Glukoza

Czyli główne paliwo, które pozwala mózgowi funkcjonować. Dostęp do glukozy jest dla naszych kor mózgowych tak kluczowy, że rozkojarzenie, brak trzeźwości umysłu i zdolności do skupienia się uznawane są za jedne z pierwszych oznak obniżonego poziomu tego cukru we krwi. Całe szczęście, przy braku glukozy wyłącza nam się jedynie myślenie, a nie np. ośrodki odpowiedzialne za pobudzanie ruchów oddechowych – te bardziej pierwotne struktury mózgu zostały przez matkę ewolucję uodpornione na nagłe przerwy w dostawie paliwa.

cupcakes-690040_1280

Z informacji, że mózg żywi się glukozą, można byłoby wywnioskować, że w takim razie im więcej cukru, tym lepiej, prawda?

Cóż, niekoniecznie. Mózg zachowuje się pod tym względem jak dość wybredny smakosz i najlepiej czuje się, gdy w krwiobiegu krąży jej jakieś 20-30 gramów, nie tolerując jednocześnie zbyt dobrze żadnych nagłych skoków – ani w górę, ani w dół. Zasada głosząca, że lepiej jeść mniej, ale częściej  jest w przypadku mózgu w stu procentach słuszna – zapewnia bowiem stałe zaopatrzenie w glukozę na mniej więcej równym poziomie. Spore znaczenie ma też stosunek glukozy do błonnika i wody w pożywieniu, które przyjmujemy – im więcej tego drugiego, tym wolniej i stabilniej uwalniana do krwi jest glukoza, a właśnie taki stan jest tym, co mózg lubi najbardziej. A skoro jesteśmy już przy cukrze, to co wy na…

Ograniczenie kalorii?

Deal, który zawarliśmy z naturą jest prosty. Spalamy glukozę, mitochondria pocą się, by wyprodukować energię, a my możemy dzięki temu pozwolić sobie na tak ekstrawaganckie wydatki, jak chociażby żarłoczny mózg, czy ruchliwe i pełne energii ciało. Każdy plus ma jednak swoje minusy, a w przypadku metabolizmu tlenowego są nimi pojawiające się w naszym organizmie nieustannie tzw. wolne rodniki.

image

Rodniki to takie formy tlenu, którym brakuje elektronu i które bardzo chcą się w związku z tym przyłączyć do czegokolwiek, co akurat stanie na ich drodze. Atakują więc przypadkowe struktury wewnątrz komórek, siejąc w nich spustoszenie i upośledzającą ich pracę. Nie inaczej jest w mózgu, który ze względu na swój wysoki poziom metabolizmu jest szczególnie narażony na działanie wolnych rodników. Udowodniono, że długotrwałe obżarstwo obniża plastyczność synaps i zwiększa podatność komórek nerwowych na zniszczenia.

Jednym (choć w moich oczach dość szalonym) ze sposobów na ochronę przed rodnikowymi atakami może więc stać się ograniczenie liczby przyjmowanych kalorii i wymuszenie na mózgu metabolicznego zwolnienia (przy okazji, jest to także jedna z całkiem nieźle udokumentowanych i prawdopodobnie skutecznych strategii antystarzeniowych). Dowiedziono, że ograniczenie liczby przyjmowanych kalorii podnosi poziom wspomnianego wcześniej dobroczynnego białka i czynnika wzrostu – BDNF. Kto jednak nie ma ochoty na wieczny letarg i głodówkę, może zainteresować się działaniem antyoksydantów, czyli po prostu pochłaniać dużo warzyw i owoców. Dość dobrze udowodnionym działaniem ochronnym na struktury w mózgu pochwalić mogą się m.in flawonoidy zawarte w cytrusach, strączkach, czy ekstraktach z miłorzębu (Ginko biloba), taniny z jagód, czy antocyjany znajdujące się np. w fioletowych i różowych owocach – malinach, porzeczkach, aronii itp.

grapes-690230_1280

Białka i aminokwasy

Pamiętacie to osuszanie mózgu sprzed kilku akapitów? Po odparowaniu z tego narządu całej wody, poza tłuszczem i glukozą, sporą część suchej masy tego narządu stanowiłyby białka i aminokwasy. Związki powstające na bazie tych ostatnich pełnią w mózgu funkcję neuroprzekaźników i są to np. dopamina, adrenalina, czy serotonina – wszystkie one należą do grupy tzw. katecholamin. Wysoka podaż w diecie określonych aminokwasów może (przynajmniej do pewnego stopnia) wpływać na syntezę tych substancji: posiłki bogate w tryptofan (m.in mięso indyka) mogą np. skutkować pobudzeniem wynikającym ze wzmożonej syntezy serotoniny. Utrzymanie zróżnicowanej diety, w której żaden z aminokwasów nie jest faworyzowany, pozwala zapobiec dryfowaniu mózgu w kierunku tylko jednego nastroju – np. pobudzenia lub ospałości.

a97c4a1614b53d6f55ae2464b06ba6aa

A co z suplementacją?

Póki co, większość publikacji opiera się raczej na badaniu deficytów (a nie nadmiaru) różnych mikroelementów. Stąd wiadomo na przykład, że jest kilka pierwiastków i witamin, bez których rozwój, czy funkcjonowanie mózgu ulegają poważnym zaburzeniom. Wśród kluczowych substancji znajdują się na przykład:

  • witamina B1 (tiamina), której niedobór zaburza przebieg procesów poznawczych w mózgu. Pochodna witaminy B1 pełni rolę kofaktora dla enzymów przeprowadzających reakcję glikolizy i cykl Krebsa, a więc ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania szlaków metabolicznych, dzięki którym komórki (w tym także te nerwowe) pozyskiwać mogą energię. Przypuszcza się także, że może odgrywać ona rolę w prawidłowym funkcjonowaniu błon neuronów oraz generowaniu impulsów nerwowych, choć nie jest to wciąż jednoznacznie potwierdzone;
  • witamina B12. Niedobór tego składnika w diecie powiązany jest, szczególnie u osób powyżej 60. roku życia, z kłopotami neurologicznymi – otępieniem, dezorientacją, demencją, mrowieniem w nogach, czy trudnościach z chodzeniem. Choć wciąż nie znamy dokładnego mechanizmu stojącego za tymi objawami, ale wiadomo na pewno, ze zbyt mała podaż witaminy B12 ma wpływ na degradację osłonek mielinowych, które pełnią funkcję izolatorów dla komórek nerwowych;
  • witamina C. Mózg gromadzi jej wyjątkowo dużo – pełni ona funkcję kofaktora dla enzymów syntetyzujących neuroprzekaźniki – dopaminę i noradrenalinę. Niedobór witaminy C wywołuje silny stres oksydacyjny i doprowadza do niszczenia białek oraz lipidów budujących tkankę mózgu; 
  • jod. Pierwiastek ten ma kluczowe znaczenie dla rozwoju mózgu, zwłaszcza u nowo narodzonych dzieci. Bierze on udział w mielinizacji komórek ośrodkowego układu nerwowego, a jego niedobór w krytycznych okresach rozwoju mózgu – głównie podczas ciąży i w pierwszych latach życia – doprowadzić może do nieodwracalnego opóźnienia umysłowego; 
  • żelazo. Jony tego pierwiastka umożliwiają pracę enzymów syntetyzujących niektóre z neurotransmiterów. Żelazo jest również niezbędne dla prawidłowego rozwoju komórek glejowych formujących osłonkę mielinową. Niedobór żelaza, szczególnie w trakcie ciąży, może doprowadzić do zaburzeń pamięci i uczenia się u potomstwa. Choć jest to pierwiastek kluczowy dla rozwoju, w zbyt wysokich stężeniach jest jednak dla mózgu silnie toksyczny. 
Czy zatem dostarczając do organizmu ponadprzeciętne ilości powyższych pierwiastków i witamin, możemy wpłynąć na zwiększenie koncentracji, ulepszenie pamięci i procesów myślowych wyższego rzędu?

Cóż… dostępne obecnie wyniki badań nie są w ogóle zgodne, co do tego, czy suplementacja może przynieść mózgowi jakieś korzyści. Dla przykładu – w tym badaniu podzielono ponad stu młodych ochotników na dwie grupy. Jedna otrzymywała codziennie przez rok dziewięć różnych witamin w stężeniu dziesięciokrotnie (!) wyższym od zalecanego, druga natomiast – tabletkę z placebo. Ochotnicy z grupy witaminowej poradzili sobie w testach uwagi nieznacznie lepiej na końcu badań niż na ich początku, jednak efekt ten zaobserwowano jedynie u kobiet. Jeśli idzie natomiast o różnice pomiędzy grupą placebo i grupą faszerowaną witaminami, nie były istotne statystycznie. Inne badanie, przeprowadzone na dzieciach w wieku od 8 do 14 lat, wykazało za to, że codzienna suplementacja witaminami oraz żelazem, miedzią, magnezem, cynkiem i wapniem może być powiązana z lepszym radzeniem sobie w testach uwagi i wpływać pozytywnie na funkcjonowanie mózgu. Opinie naukowców są więc póki co sprzeczne, a więcej o tego typu badaniach przeczytać możecie tutaj.

Sprzeczności nie ma za to natomiast co do faktu, że ogólny związek na linii brzuszek – głowa istnieje, a to, co wrzucamy do garnków, żujemy i połykamy może mieć ogromny wpływ na to, jak się czujemy, z jaką szybkością uczymy, jak często o czymś zapominamy i jak dobrze skupiamy uwagę. Może więc warto myśleć, o tym, co jemy, ponieważ to, co jemy napędza myśli? :)

Źródła niewymienione w tekście, z których korzystałam w trakcie pracy nad tym postem:

Buzi!