Во время длительных морских путешествий 15-го и 16-го веков, периода, известного как Эпоха Великих географических открытий, моряки сообщали, что видели видения с великолепными блюдами и зелёными полями. Открытие, что это были не более чем галлюцинации после нескольких месяцев, проведённых в море, было для них мучительным. Некоторые матросы плакали от тоски, другие же и вовсе бросались за борт.
Лекарство от этих мучительных миражей оказалось не смесью сложных химических веществ, как когда-то подозревали, а скорее простым противоядием в виде лимонного сока. Ведь эти моряки страдали от цинги, болезни, вызванной дефицитом витамина С, незаменимого микроэлемента, который люди получают из фруктов и овощей.
Изображение: Niusha Shodja and Saina Heshmati, Storylab, CC BY-NC-ND
Витамин С важен для производства и высвобождения нейромедиаторов, химических мессенджеров мозга. В его отсутствие клетки мозга не могут эффективно общаться друг с другом, что может приводить к галлюцинациям.
Как показывает этот знаменитый пример ранних исследователей, существует тесная связь между едой и мозгом, над раскрытием которой и сейчас продолжают трудиться многие учёные, в том числе и Моника Дус (Monica Dus), доцент-биолог в Мичиганском университете. Как учёного человека, изучающего неврологию питания в Мичиганском университете, её в первую очередь заинтересовало то, как компоненты пищи и продукты их распада могут изменять генетические инструкции, которые контролируют нашу физиологию.
Помимо этого, её исследования также направлены на понимание того, как пища может влиять на человеческие мысли, настроение и поведение. И хотя учёные пока не в состоянии предотвратить или лечить заболевания мозга с помощью диеты, такие исследователи, как Дус, многое узнают о роли питания в повседневных мозговых процессах, которые делают нас теми, кто мы есть.
Возможно, неудивительно то, что тонкий баланс питательных веществ является ключом к здоровью мозга: недостаток или избыток витаминов, сахаров, жиров и аминокислот может влиять на мозг и поведение как отрицательным, так и положительным образом.
Дефицит витаминов и минералов
Как и в случае с витамином С, дефицит других витаминов и минералов также может спровоцировать алиментарные заболевания, отрицательно влияющие на мозг человека. Например, низкий уровень витамина B3/ниацина в пище, который обычно содержится в мясе и рыбе, вызывает пеллагру, заболевание, при котором у людей развивается слабоумие.
Ниацин необходим для превращения пищи в энергию и строительные блоки, защиты генетической схемы от вредного воздействия окружающей среды и контроля производства определённых генных продуктов. В отсутствие этих критических процессов клетки мозга, также известные как нейроны, выходят из строя и преждевременно умирают, что приводит к слабоумию (деменции).
У животных моделей снижение или блокирование выработки ниацина в головном мозге способствует повреждению нейронов и гибели клеток. И наоборот, было показано, что повышение уровня ниацина смягчает последствия нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, Хантингтона и Паркинсона. Наблюдательные исследования на людях показывают, что достаточный уровень ниацина может защитить от этих заболеваний, но результаты всё ещё неубедительны.
Интересно, что дефицит ниацина, вызванный употреблением чрезмерного количества алкоголя, может привести к таким же последствиям, как и при пеллагре.
Другой пример того, как дефицит питательных веществ влияет на работу мозга, можно найти в йоде, который, как и ниацин, должен поступать с пищей. Йод, присутствующий в морепродуктах и водорослях, является важным строительным материалом для гормонов щитовидной железы — сигнальных молекул, которые важны для многих аспектов биологии человека, включая развитие, обмен веществ, аппетит и сон. Низкий уровень йода препятствует выработке достаточного количества гормонов щитовидной железы, нарушая эти важные физиологические процессы.
Йод особенно важен для развивающегося человеческого мозга: до того, как в 1920-х годах поваренная соль была дополнена этим минералом, дефицит йода был основной причиной когнитивных нарушений во всём мире. Считается, что введение йодированной соли способствовало постепенному повышению показателей IQ в прошлом веке.
Кетогенная диета при эпилепсии
Не все диетические недостатки вредны для мозга. На самом деле, исследования показывают, что люди с лекарственно-устойчивой эпилепсией — состоянием, при котором клетки мозга неконтролируемо активируются — могут уменьшить количество приступов, придерживаясь режима сверхнизкого потребления углеводов, известного как кетогенная диета, в которой от 80% до 90% калорий получают из жира.
Углеводы являются предпочтительным источником энергии для организма. Когда они недоступны — либо из-за голодания, либо из-за кетогенной диеты — клетки получают топливо, расщепляя жиры на соединения, называемые кетонами. Использование кетонов для получения энергии приводит к глубоким сдвигам в обмене веществ и физиологии, включая уровни гормонов, циркулирующих в организме, количество нейромедиаторов, вырабатываемых мозгом, и типы бактерий, живущих в кишечнике.
Исследователи полагают, что эти изменения, зависящие от диеты, особенно более высокая выработка мозгом химических веществ, которые могут успокоить нейроны и снизить уровень воспалительных молекул, могут играть роль в способности кетогенной диеты снижать количество приступов. Эти изменения могут также объяснить преимущества кетогенного состояния — будь то диета или голодание — для когнитивных функций и настроения.
Изображение: Unsplash/@wasacrispbread
Сахар, насыщенные жиры и ультраобработанные продукты
Избыточный уровень некоторых питательных веществ также может оказывать пагубное воздействие на мозг. В моделях на людях и животных повышенное потребление рафинированного сахара и насыщенных жиров — комбинация, обычно встречающаяся в ультраобработанных продуктах — способствует приёму пищи за счёт снижения чувствительности мозга к гормональным сигналам, которые, как известно, регулируют чувство сытости.
Интересно, что диета с высоким содержанием этих продуктов также снижает чувствительность вкусовой системы, заставляя животных и людей воспринимать пищу как менее сладкую. Эти сенсорные изменения могут повлиять на выбор пищи, а также на вознаграждение, которое мы получаем от еды. Например, исследования показывают, что реакции людей на мороженое в областях мозга, важных для вкуса и вознаграждения, притупляются, если они едят его каждый день в течение двух недель. Некоторые исследователи считают, что это снижение сигналов пищевого вознаграждения может усилить тягу к ещё более жирной и сладкой пище, подобно тому, как курильщики тянутся к сигаретам.
Диеты с высоким содержанием жиров и обработанных пищевых продуктов также связаны с более низкими когнитивными функциями и памятью у людей и животных моделей, а также с более высокой частотой нейродегенеративных заболеваний. Однако исследователи до сих пор не знают, связаны ли эти эффекты с этими продуктами или с увеличением веса и резистентностью к инсулину, которые развиваются при длительном придерживании этих диет.
Временные масштабы
Это подводит нас к важнейшему аспекту воздействия диеты на мозг: времени. Некоторые продукты могут резко влиять на работу мозга и поведение, например, в течение нескольких часов или дней, в то время как для достижения эффекта другим требуются недели, месяцы или даже годы. Например, употребление кусочка торта быстро переключает сжигающий жир кетогенный метаболизм человека с лекарственно-устойчивой эпилепсией на метаболизм сжигания углеводов, увеличивая риск судорог. Напротив, требуются недели потребления сахара, чтобы вкус и пути вознаграждения мозга изменились, и месяцы дефицита витамина С, чтобы развилась цинга. Наконец, когда речь заходит о таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, на риск влияют годы неправильного питания в сочетании с другими генетическими факторами или факторами образа жизни, такими как курение.
В конце концов, отношения между едой и мозгом немного напоминают нежную Златовласку (принцип Златовласки назван по аналогии с детской сказкой «Три медведя», в котором маленькая девочка по имени Златовласка пробует три разные тарелки каши и обнаруживает, что предпочитает кашу, которая не слишком горячая и не слишком холодная, а имеет подходящую температуру): нам нужно не слишком мало, не слишком много, а ровное количество каждого питательного вещества.
