Воскресенье, 21 апреля

Питание мозга человека: Правильное питание для улучшения работы мозга — еда для ума и памяти

6 шагов для здоровья мозга и блестящей памяти

Невролог Дэвид Перлмуттер разработал программу, которая помогает сохранить эффективность мозга.

Полезные удовольствия

Развлечения и удовольствия полезны для мозга. Во-первых, это помогает снять стресс и снизить его негативное влияние на организм в целом. Во-вторых, занятия, которые требуют освоения новых навыков, способствуют созданию новых нейронов. А это запускает процесс омоложения мозга. Если вы регулярно находите время на интересные занятия, то меньше рискуете страдать от старческого маразма на пенсии.

Если вы все время тратите только на работу и серьезные дела, то лишаете мозг важного и полезного опыта.

Целебное чтение

Научный факт: отсутствие увлечений и хобби повышает риск возникновения болезней. Чтение книг, например, не только приносит удовольствие и помогает отвлечься, но и позволяет организму восстанавливаться и набираться сил. Чтение также стимулирует те зоны мозга, которые иначе остались бы невостребованными.

Чем больше читаете — тем вы сообразительнее.

Лишний вес мешает думать

Лишний вес приводит к проблемам с памятью (а вы же хотите обладать блестящей памятью?) и провоцирует преждевременное старение мозга. Ожирение стимулирует рост количества свободных радикалов и возникновение воспалений, что сокращает количество клеток мозга. Другими словами: если у нас лишний вес, то нам гораздо сложнее думать, учиться и работать. Дэвид Перлмуттер предлагает простое и понятное решение: измените свой рацион.

Продукты для острого ума

Обходите стороной полки с вредными для мозга продуктами. Сразу отправляйтесь к полезным: покупайте яйца, продукты с витаминами В и Е. Пока лето еще не закончилось, не пренебрегайте возможностью поесть ягоды.

Ученые доказали, что если ими кормить старую крысу, то она начнет выполнять трюки не хуже молодой. Например, черника и ежевика содержат антоцианины — мощные антиоксиданты, которые помогают защитить от свободных радикалов мелкие сосуды и улучшают мозговое кровообращение. Когда закончится сезон, можно использовать замороженные ягоды: найти их в магазине легко. А лучше заготовить самим.

Старайтесь съедать полчашки ягод два-три раза в неделю. Не забывайте.

Упражнения для мозга

В отсутствие нагрузки мышцы неизбежно слабеют. То же происходит и с мозгом. Если вам стало сложнее запоминать информацию, если вы не так сконцентрированы, как раньше, если ваши творческие силы уже не те — это явно указывает на то, что клетки мозга нуждаются в «тренировках».

Попробуйте такое упражнение на развитие памяти. Запоминайте группу животных, изображенных на картинке, в течение одной минуты. Дальше пока не читайте.

Теперь, не заглядывая в рисунок, запишите названия животных в алфавитном порядке. Ну как, получилось с первого раза? Если нет, продолжайте тренироваться.

Миф о сладеньком

Сладкое повышает уровень сахара в крови, что вызывает повреждение клеток мозга и провоцирует проблемы с памятью. В этом смысле так называемые натуральные виды сахара, коричневый сахар или мед, ничем не лучше обычного белого. Так что старайтесь как можно жестче ограничивать потребление сахара в любом виде. А то станете «беспамятной сладкоежкой».

Шесть причин прочесть книгу

Наш мозг обладает феноменальными возможностями, и вы можете ими в полной мере воспользоваться — нужно только дать ему необходимые средства. И немного поддержать его работоспособность. Это легко.

Вы узнаете о распространенных заболеваниях мозга
Поймете, находитесь ли вы в группе риска (есть подробный тест)
Узнаете, как возраст, рацион и стресс влияет на работу мозга
А также — какие продукты разрушают мозг
Поймете, как контролировать уровень стресса (это не сложно)
Внутри — тесты и упражнения, которые помогут оценить и улучшить работу мозга.

Информация с сайта blog.mann-ivanov-ferber.ru

Что полезно и вредно для мозга: интервью профессора Данилова :: Здоровье :: РБК Стиль

С начала 2010-х нейробиология стала одним из популярных направлений научного нон-фикшена. Изучением влияния жизненных факторов на возраст и функционирование мозга еще десять лет назад интересовались в основном биохакеры. Сегодня же об этом задумываются все больше людей, которые хотели бы работать эффективнее, чувствовать себя лучше и получать удовольствие от жизни. Что из этого входит в зону нашего контроля — разбираемся вместе с экспертом.

Алексей Данилов,

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой нервных болезней Сеченовского университета, директор Института междисциплинарной медицины, руководитель проекта «Экология мозга»

Что происходит с мозгом по мере старения тела?

Мозг, как и весь организм, готовится к старению. Процесс прунинга (сокращения числа нервных клеток) начинается с момента нашего рождения и длится на протяжении всей жизни — не задействованные нервные клетки постоянно отмирают, остаются только функционирующие. Соответственно, если человек тренирует определенные функции — память, концентрацию внимания, переключение внимания, речевую, двигательную активность — в этих зонах мозга нервные клетки активны, происходит формирование новых связей между нейронами.

Если человек не использует какие-то функции мозга, то клетки, отвечающие за эту деятельность, быстрее погибают. Кроме того, вследствие старения всего организма, окислительного стресса, воздействия ряда неблагоприятных экологических факторов в мозге могут происходить и патологические изменения — откладываются тяжелые металлы, патологические белки, что способствует развитию нейродегенеративных заболеваний. При наличии генетической предрасположенности у кого-то развивается болезнь Альцгеймера, у кого-то болезнь Паркинсона.

Как на состояние мозга влияет физический или интеллектуальный тип деятельности человека?

Раньше считалось, что человеку, который хочет достичь наивысших результатов в интеллектуальной работе, нужно заниматься только этим видом деятельности. Однако наивысших результатов может достичь только тот, кто сочетает умственное напряжение с физической активностью. Это, в общем-то, доказано уже давно. Оксфордский и Кембриджский университеты устраивают соревнования по гребле и плаванию. Во всех приличных вузах на первом месте спорт, на втором — фундаментальные науки. Сегодня научно доказано, что именно сочетание физической и интеллектуальной активности повышает умственные показатели, улучшает связывающие функции мозга. Замечательный советский шахматист Анатолий Карпов говорил, что теннис — это шахматы на траве. Сам он два часа в день играл в теннис и несколько часов — в шахматы. Это золотой дуэт.

Для хорошей работы мозга важно также питание. Есть такие словосочетания, как «пища для ума», «умная еда». Это имеет под собой основание. Более того, то, что хорошо для мозга, хорошо и для сердца, кожи, всего организма. Если мы будем поддерживать функции мозга в порядке, мы улучшим функционирование всего организма, поскольку мозг регулирует деятельность других органов и систем.

Помнить о будущем: как устроена память и зачем наш мозг строит планы

Какие продукты полезны для мозга?

Черника, шпинат, орехи, овощи и фрукты, выращенные в экологических условиях, рыба. Например, норвежский лосось, дикие сорта рыб. Сейчас, как и тысячи лет назад, нужно «охотиться» за хорошей едой, добывать ее. Дешевые продукты токсичны, они наполнены пестицидами и нитратами. Даже если уровень не превышают допустимых норм, это не значит, что эти продукты безопасны.

Когда мы берем тепличные парниковые помидоры, огурцы и баклажаны, выращенные ускоренным способом, мы балансируем между пользой и выгодой. Содержащиеся в них токсичные вещества не вызывают острого отравления, но в конечном итоге систематическое употребление такой еды спустя несколько лет нарушает работу мозга. Есть такое правило: ешьте местное, органическое и сезонное. Это будет хорошо как для мозга, так и сердца, кишечника и кожи.

Как влияет на мозг фастфуд?


Особенность этих продуктов в том, что они приготовлены на трансжирах. А мозг на 40% состоит из жиров. Миелиновая оболочка, которая покрывает нейроны, окружена фосфолипидами (сложные соединения спиртов и жирных кислот). Эта жировая оболочка отвечает за скорость проведения импульсов. И когда мы замещаем натуральные хорошие жиры трансжирами, возникает сбой, проводящая нервная система «искрит». Из-за этого мы, неврологи, не любим трансжиры. Но они также не очень хороши для сердца и нарушают работу желудочно-кишечного тракта, метаболические процессы.

Ничего не случится после однократного употребления фастфуда. Но когда это превращается в целую систему питания, через какое-то время происходят небольшие изменения — появляется повышенная усталость, теряется концентрация внимания. А дальше, при присоединении других стрессовых факторов, это может вызвать уже более серьезный сбой, в том числе в деятельности сердечно-сосудистой и эндокринной систем.

А что можно сказать о сладостях, таких как магазинное печенье, круассаны, которые долго хранятся?

Чем продукт менее скоропортящийся, тем больше в нем добавок, которые усиливают нагрузку на органы детоксикации, усугубляют работу иммунной системы и рано или поздно вызывают в ней сбои. Чем более рафинированный продукт, чем он дешевле, тем он опаснее. И тут есть парадокс. Раньше рафинированные сахар и мука считались более ценными продуктами. Сегодня белый хлеб почему-то стоит дешевле, чем цельнозерновой, из муки грубого помола. Это какие-то коммерческие игры. Но действительно, менее рафинированные продукты имеют большую пищевую ценность. Есть каши, которые можно приготовить за полминуты, но лучше взять обычную гречку и варить ее 20-30 минут: ее пищевая ценность будет выше, чем у инновационных продуктов быстрого приготовления.

Рафинированный сахар вреден для мозга?

Нашему мозгу нужна глюкоза. Но она содержится не только в сахаре, она есть и в хлебе, и в макаронах. Не нужно переходить на заменители сахара, они оказывают еще более негативный эффект. В целом, с сахаром нужно быть аккуратнее. Это пусковой элемент сразу нескольких заболеваний — инсульта, сердечно-сосудистых нарушений, сахарного диабета, ожирения. Если у человека высокая физическая активность два-три часа в день, он имеет право на сладкий чай. Если достаточной физической активности нет, нужно умерить свои аппетиты в отношении сахара.

Какие в настоящее время существуют лекарства и техники, которые могут способствовать ясности мысли в старости?

В сфере психофармокологии еще в советское время были препараты, улучшающие работу мозга. Солдатам давали «Сиднокарб». Сейчас есть «Фенибут» и другие. У фирмы «Байер» есть препараты с гуараной. В принципе для хорошей работы мозга нам нужны правильные продукты питания, омега-3, витамины группы В, витамин С, цинк и селен: они участвуют во всех биохимических процессах организма, являются адаптогенами, улучшают работу мозга в стрессовых ситуациях, в том числе повышают показатели концентрации внимания и памяти.

Такие стимуляторы мозговой деятельности, как кофе или чай, хороши в умеренных количествах. Одна-две чашки кофе в день, если нет непереносимости, придадут вам сил и улучшат настроение. Но если вы выпиваете семь или десять чашек, эффект не станет во столько же раз лучше. У Гоголя и других классических писателей путешественники всегда останавливались для того, чтобы покормить лошадей или дать им отдохнуть. Мозгу тоже нужны перерывы. Самое лучшее для мозга — особенно после того, как мы интенсивно поработали умственно, — сменить вид деятельности, передохнуть, прогуляться. Восемь часов труда с четырьмя 15-минутными перерывами позволят достичь большей продуктивности, чем десять часов непрерывной работы сидя за столом. Стимулятором мозговой активности становятся короткие перерывы каждые 25-45 минут. Есть системы тайм-менеджмента, которые помогают это реализовать.

Что касается технологий, для улучшения умственной деятельности есть тренажеры для мозга. Например, «Викиум» — тренажер, который позволяет индивидуально измерить различные виды мозговой деятельности — концентрацию внимания, скорость реакции, память — и натренировать именно те функции, которые вы хотите улучшить.

Существуют и старинные способы — заучивание стихотворений, пение и игра на музыкальных инструментах. Музицирование, хоровое пение — это замечательные способы улучшения межполушарного взаимодействия, они снимают стресс и развивают мозг.

Есть и специальные технологии адаптивного биоуправления, которые раньше называли биологической обратной связью. Это похоже на медитацию и позволяет входить в альфа- и тета-ритмы головного мозга, в состояние транса. Только во время медитации мы не можем понять, насколько глубоко мы вошли в это состояние, а здесь с помощью технологии мы наблюдаем результат в виде диаграммы или мультипликации.

Например, мы видим цветы, и если входим в альфа-ритм, цветок распускается, а если у нас не получается, цветок сморщивается. Благодаря обратной связи можно натренировать свой мозг и входить в необходимое нам функциональное состояние. Это позволяет лучше справляться со стрессом. В Институте междисциплинарной медицины мы учим офисных работников повышать производительность и укреплять стрессоустойчивость с помощью технологий биоуправления.

Кто такие майнд-коучи и зачем нужно тренировать мозг

Каково практическое применение этих технологий?

Мы предлагаем такой брейн-фитнес бизнес-компаниям, когда сотрудников нужно подготовить к стрессовой ситуации, сложным переговорам, брейншторму, чтобы повысить их продуктивность. Сначала они учатся с помощью обратной связи на мониторе, а потом могут достигать необходимого состояния без дополнительных инструментов, просто силой мысли. Как Фандорин у Бориса Акунина, который входил в состояние повышенной продуктивности. Сегодня это достижимо. Заодно это снижает заболеваемость сотрудников, укрепляет их иммунную систему.

То есть польза медитации научно доказана?

Да, было проведено исследование на предмет того, как медитация влияет на мозг. Далай-лама привез своих монахов в исследовательский университет в США. Выяснилось, что во время медитации активизируются определенные отделы мозга — в частности, лобная доля, которая отвечает за состояние осознанности. У этих монахов, действительно, был обнаружен определенный нейрофизиологический паттерн мозговой деятельности. Но что интересно, когда эти же исследования провели на обычных студентах, не буддистских монахах, оказалось, что у них тоже через несколько недель тренировок обнаруживается тенденция к таким изменениям. То есть регулярные занятия медитацией позволяют улучшить работу мозга. На эту тему есть ряд научных международных публикаций, сегодня это направление очень популярно.

Единственное ограничение — готовность самого человека. Есть люди, которые любят такие простые вещи, как йога и медитация. Ведь это самый лучший, бесплатный и не хлопотный способ, он требует лишь самодисциплины. Для более ленивых существует технологии адаптивного биоуправления, где мы достигаем такого же эффекта, но с меньшей степенью самодисциплины.

А кто из российских ученых занимается изучением влияния йоги и медитации на мозг?

Академик Штарк Марк Борисович в Новосибирске занимается технологиями адаптивного управления уже очень давно. Сейчас он разработал систему биологической обратной связи на основе функциональной МРТ, которая помогает врачам в прямом эфире видеть связь между лобной долей и миндалиной, частью мозга, отвечающей за тревогу. Когда мы видим эту связь, то можем успокоиться, снять тревогу, попробовав разные способы расслабления. Это уникальная разработка международного формата. С Марком Борисовичем мы планируем серию экспериментов, связанных с медитативными практиками.

Также занимается этой темой врач Сергей Агапкин. Он создал известный Институт традиционных систем оздоровления, где готовит специалистов по йогатерапии для реабилитации. Эта область, я думаю, будет набирать популярность.

В сфере ваших интересов также нейроэстетика (наука о том, как произведения искусства и красота влияют на мозг). Расскажите об исследованиях в этой области.

Еще Достоевский говорил, что красота спасет мир. Сегодня это научно доказано. Когда мы находимся в красивой среде, мы лучше себя чувствуем. Наш мозг радуется, когда мы видим и слышим что-то красивое. Любопытно при этом, что мы можем обнаруживать что-то красивое, например, в таких сферах, как математика. Некоторые формулы могут вызывать восторг. Проводили эксперимент: математикам показали две формулы, и они однозначно предпочли одну из них, потому что при ее прочтении мозг синтезировал эндорфины. Есть факторы, которые действуют на нас независимо от уровня подготовки: звуковые вибрации, природа. А вот более сложные вещи, такие как математика, классическая музыка или художественные произведения, влияют на людей подготовленных. Поэтому есть смысл с детства приобщаться к культуре и искусству. Некоторые пристращаются к алкоголю, курению, легким наркотикам, а другие ищут более долгосрочные и интересные способы получения удовольствия — такие, как искусство. И оказываются в несомненном выигрыше.

Идеи нейроэстетики находят сегодня воплощение в архитектуре. За рубежом это называют салютогенным дизайном или здоровым дизайном. Сейчас наш Институт междисциплинарной медицины и Московский государственный строительный университет разрабатывают новые стандарты строительства. До сих пор СНиПы (строительные нормы и правила. — «РБК Стиль») были направлены на то, чтобы человек в сооружении не умер, не заболел. Новая архитектура не просто заботится о безопасности, а ставит задачу улучшить функционирование человека в созданной среде.

Для ее решения разрабатываются средоулучшающие технологии, например биодинамическое освещение, которое полностью копирует ритм солнечного спектра в течение дня. Мы получаем синий холодный спектр утром, он стимулирует умственную деятельность. Вечером мы получаем желтый теплый, который позволяет мозгу расслабиться. Это естественный способ улучшить состояние нейроиммунной системы и повысить производительность труда.

Одна российская компания разработала для офисов и общественных пространств световые системы, совмещающие биодинамическое освещение с ультрафиолетовым излучением, которое обеззараживает помещение. Салютогенный дизайн — это трансдисциплинарная область, направленная на изменение пространства таким образом, чтобы люди не ходили за здоровьем в поликлиники и спортивные залы, а могли бы укреплять свой организм каждый день на рабочем месте и дома.

Все люди сталкиваются с проблемой головной боли. Что вы можете посоветовать?

Прежде всего, нужно понимать, что головная боль — это не досадное недоразумение, которое мешает заниматься трудом, а дружественный сигнал. Он говорит нам о том, что следует прислушаться к своему организму и понять, что с ним не так. Причины, вызывающие головную боль, могут быть разными — неправильное питание, пищевая непереносимость, стресс, смена часовых поясов. Также причиной головной боли может быть психологический конфликт. Когда человек понимает, что означает этот импульс и не просто заглушает боль, а устраняет ее причину, он решает проблему. К сожалению, многие просто глушат головную боль лекарствами. До поры до времени голова не болит, но затем выскакивают другие болезни. Поэтому нам нужно внимательно прислушиваться к сигналам своего организма и давать ему то, о чем он просит.

Дхарма-маркетинг: как медитация стала мейнстримом и так ли она всесильна.

10 самых полезных продуктов для мозга

Для эффективной работы головного мозга важны не только интеллектуальные тренировки, физическая активность, полноценный сон и свежий воздух, но и сбалансированное питание. При недостатке витаминов и минералов могут появиться проблемы с памятью, рассеянность и усталость. Чтобы этого избежать, нужно кардинально пересмотреть свой привычный рацион.

Правильное меню поможет составить наш список из 10 наиболее полезных продуктов для мозга.

Цельнозерновые продукты

Для поддержания жизненно важных процессов нашему организму постоянно требуется энергия. Её основным источником для головного мозга является глюкоза, недостаток которой вызывает снижение концентрации и общее падение работоспособности. Наилучшей продуктивности можно добиться, включив в свой рацион цельнозерновые продукты с низким гликемическим индексом. Их достоинство состоит в медленной скорости высвобождения глюкозы в крови, что позволяет обеспечивать мозг энергией на протяжении всего дня.

Выбирайте отруби, «коричневые» крупы, хлеб и макароны из цельного зерна.

Жирные виды рыбы

Незаменимые жирные кислоты Омега-3 не вырабатываются человеческим организмом и могут быть получены только из определённых продуктов. Они положительно влияют на функционирование мозга и общее самочувствие. Наиболее богаты ими жирные виды рыбы, такие как лосось, форель, тунец и скумбрия. В них содержатся эйкозапентаеновая (EPA) и докозагексаеновая (DHA) кислоты, легко усвояемые организмом. Низкий уровень DHA увеличивает вероятность развития болезни Альцгеймера и проблем с памятью.

Жирные кислоты также содержатся в льняном масле, тыквенных семечках, грецких орехах и соевых бобах.

Томаты

В томатах содержится мощный антиоксидант ликопин. Он защищает клетки от повреждения свободными радикалами, которые могут привести к развитию деменции и болезни Альцгеймера.

Брокколи

Брокколи – лучший источник витамина K, улучшающего когнитивные функции и умственные способности.

Орехи

Результаты множества исследований показывают, что витамин E предотвращает спад когнитивных способностей и ухудшение памяти. Он содержится в орехах, а также в спарже, оливках, семенах, яйцах и цельнозерновых продуктах.

Чёрная смородина

Чёрная смородина богата витамином C, известным своими полезными свойствами по улучшению мозговой деятельности.

Голубика

Учёные отмечают, что добавление голубики в ежедневный рацион помогает улучшить активность головного мозга. Ягоды богаты фитохимическими веществами, обладающими антиоксидантным и противовоспалительным действием.

Тыквенные семечки

Небольшой горстки тыквенных семечек достаточно для восполнения дневной нормы цинка, необходимого для улучшения памяти и мозговой активности.

Шалфей

Шалфей известен не только благодаря своему приятному аромату, но и из-за полезных свойств, которые помогают улучшить память и мозговую активность.
Его можно употреблять в пищу в сыром виде, добавлять в чай или использовать в качестве приправы.

Яйца

Особую роль в функционировании мозга играет вещество холин, которое содержится в яйцах. Оно помогает улучшить концентрацию внимания, а также способность нейронов проводить нервные импульсы.

Чтобы продукты сохраняли свои питательные вещества, их нужно хранить при определённых условиях. Например, для рыбы оптимальна низкая влажность и температура около -2°C, что невозможно при использовании обычного холодильника. Эта проблема решается с помощью климатической секции BioFresh. В ней поддерживаются оптимальные условия для длительного хранения фруктов, овощей, мяса, рыбы и молочных продуктов.

 

Например, некоторые виды сыра в BioFresh будут оставаться свежими в 10 раз дольше, чем в обычном холодильнике. Согласитесь, существенная разница.

Витаминные комплексы

Сбалансирование питание позволяет нашему мозгу функционировать эффективнее и избежать риска развития многих заболеваний. Но, если в рационе не хватает определённых продуктов, то стоит задуматься о применении мультивитаминных и минеральных комплексов для восполнения недостатка необходимых веществ в организме. Для назначения правильного курса нужно обратиться к врачу.

Жирная пища

Употребление жирных гамбургеров и картофеля фри приводит к усталости и сонливости. Причина кроется в том, что эти продукты ограничивают кислород, поступающий в мозг.

Если у вас есть вопросы и комментарии, напишите нам. Используйте форму для комментариев ниже или присоединяйтесь к обсуждению в сообществе Liebherr ВКонтакте.

Зачем мозгу нужен сахар

Дело в том, что тело человека извлекает необходимую ему энергию из жира и из сахара. А мозгу нужна только глюкоза. Человеческий организм работает на сахаре как на топливе: глюкоза — основной источник энергии. Все углеводы, попадающие в организм, превращаются в глюкозу. Она попадает в кровь и разносится по всему телу, давая необходимую для процесса метаболизма энергию. А преодолев гематоэнцефалический барьер, глюкоза беспрепятственно попадает в мозг.

Мозг работает без перерыва 24 часа в сутки, глюкозы нужно много, ее просто нет возможности запасать. И получить ее можно из пищи. Таким образом, глюкоза жизненно необходима для нормальной умственной деятельности человека. Если ее уровень снижается, организм приспособился превращать в нее фруктозу, лактозу и другие сахара.

Но не нужно спешить объедаться пирожными или другими вкусностями. Глюкоза беспрепятственно проникает в мозг только тогда, когда в этом есть необходимость. При избытке глюкозы она накапливается в организме в виде лишнего веса. Глюкоза, попавшая в мозг, но не израсходованная немедленно, превращается в гликоген. Это минимальный резерв энергетических веществ, рассчитанный на короткий промежуток времени, до следующего приема пищи. При снижении потребляемого числа углеводов, этот запас постепенно расходуется. Когда же он истощается, организм начинает сжигать пищевой жир и синтезировать кетоновые тела. Кетоновые тела — единственно возможный альтернативный энергетический источник для мозга.

Люди, которые придерживаются низкоуглеводной диеты, потребляют больше насыщенных жиров, ограничивая при этом углеводы и клетчатку, вынуждая организм сжигать сахара и жир. Но это уже достаточно экстремальные условия для организма. Это крайний вариант для мозга, ему необходимо хотя бы 30% энергии получать в виде глюкозы. Длительное голодание мозга приводит к нарушению мозговой деятельности, гипогликемии (резкому снижению уровня сахара в крови). Для хорошего самочувствия необходимо ежедневно поддерживать достаточный уровень глюкозы в организме.

Для правильного питания необходимы те продукты, которые являются источником глюкозы. К этой группе не относятся легкоусваиваемые углеводы: белый хлеб, сдоба, сахар. Гораздо больше необходимой мозгу глюкозы содержат свекла, лук, репа, турнепс, виноград, киви, изюм, финики, мед, кленовый сироп. Как же определить, сколько глюкозы достаточно организму? В среднем, человеку необходимо примерно 62 грамма глюкозы в сутки, что составляет 250 ккал. Но это должны быть продукты с глюкозой, а не сахар. Например, 3 столовые ложки меда — суточная норма.

Для сохранения здоровья очень важно не перебарщивать с потреблением сахара. Для стабильной работы мозга уровень сахара в крови должен поддерживаться на достаточном уровне. Высокий уровень сахара уже несет угрозу для работы мозга. Человеку для предотвращения диабета и деменции лучше заменить сахар на полезные источники глюкозы. В этом поможет гликемический индекс — показатель, характеризующий продукты по степени повышения сахара в крови. Низкий гликемический индекс у тех продуктов, которые незначительно увеличивают уровень сахара в крови. Высокий — соответственно сильно увеличивают. Второй полезный показатель гликемическая нагрузка — указывает на содержание клетчатки и скорость всасывания сахара в кровь.

Среди наиболее вредных для человека продуктов: сладкие напитки, соки, сдоба, конфеты и сладости, хлебобулочные изделия. Продукты, богатые на клетчатку и сложные углеводы, считаются оптимальными: вишня, грейпфрут, тыква, морковь, чечевица, нут, фасоль, цельнозерновая пшеница. Все, кто любит сладкое, должны употреблять продукты с высоким содержанием клетчатки. Она не только регулирует уровень сахара в крови, но и способствует хорошему пищеварению. Фрукты и овощи, как известно, полезны для организма из-за своего содержания растворимой и нерастворимой клетчатки. А если захочется сладенького, можно баловать себя черным шоколадом с высоким содержанием какао или попкорном. Так что для полноценной работы мозга специалисты рекомендуют сосредоточиться на продуктах с низким гликемическим индексом и низкой гликемической нагрузкой.

Последние Новости

Пища для мозга — Fazer


По научным данным пища влияет на познавательные функции и состояние головного мозга человека. Выбирая пищу, благоприятную для мозга, можно каждый день добиваться наилучших результатов. Но какая пища полезна для мозга?

Пища для мозга — это сочетание обычных пищевых ингредиентов, которые оказывают положительное действие на мозг и интеллект. Например, пища для мозга помогает концентрировать внимание, сохранять бодрость, существенно улучшает память и защищает нервные клетки головного мозга. Пища, которая полезна для мозга, обычно способствует и общему укреплению здоровья, и улучшению самочувствия. Ингредиенты пищи для мозга содержат витамины, минеральные вещества и жирные кислоты, которые влияют на здоровье мозга, а также на интеллект и психологическое состояние. Кроме того, в них низкое содержание насыщенных жиров и соли, поэтому та пища, которая полезна для сердца, полезна и для мозга.

Вот некоторые примеры продуктов, полезных для мозга, и питательных веществ, влияющих на здоровье головного мозга.

Брокколи отличается высоким содержанием фолиевой кислоты, которая важна для поддержания в норме таких факторов1, как внимание, восприятие и мотивация. Попробуйте включить брокколи в свой обед — и вы сохраните концентрацию внимания до конца рабочего дня. 

Овсяные хлопья — хороший источник цинка, который способствует вниманию и мыслительной деятельности2. Овес также содержит бета-глюканы — пищевые волокна, полезные для сердца3. Овсяные хлопья по традиции входят в состав завтрака, но и на ужин они тоже хороши, потому что позволяют освободиться от накопившейся энергии перед сном.

Темный шоколад содержит магний, который может снимать усталость4. В темном шоколаде также много антиоксидантов — флаванолов. Клинические исследования5,6 показали связь флаванолов какао с улучшением познавательной деятельности.

Лосось содержит омега-3-жирную кислоту ДГК, способствующую нормальной работе головного мозга7. Жирную рыбу рекомендуется употреблять в пищу не реже двух раз в неделю.

Клубника содержит большое количество витамина C — антиоксиданта, который защищает нервные клетки мозга8. Черная смородина и морошка также являются хорошим источником витамина C. Добавьте ягоды в свою утреннюю кашу или в йогурт во время полдника.

Авокадо содержит витамин B6, который поддерживает нормальную функцию нервной системы9. Авокадо также хороший источник ненасыщенных жирных кислот. Если добавить его в смузи за завтраком, энергичное начало дня обеспечено!

Фундук служит источником кальция, который способствует передаче нервных импульсов в головном мозге и остальном организме 10. Им можно перекусить в послеобеденное время, или добавить в салат во время обеда.

 

  1. Капуста-брокколи (вареная) содержит в среднем 79 мкг/100 г фолиевой кислоты, которая важна для поддержания психических функций.
  2. Овсяные хлопья содержат в среднем 3,6 мг/100 г цинка, способствующего нормальной интеллектуальной деятельности.
  3. Бета-глюканы вносят свой вклад в поддержание нормального уровня холестерина в крови.
  4. Темный шоколад содержит в среднем 130 мг/100 г магния, помогающего преодолеть усталость и слабость.
  5. Mastroiacovo D et al. Cocoa flavanol consumption improves cognitive function, blood pressure control, and metabolic profile in elderly subjects: the Cocoa, Cognition, and Aging (CoCoA) Study—a randomized controlled trial. <Потребление флаванолов какао улучшает когнитивную функцию, контроль кровяного давления и метаболический профиль у пожилых пациентов. Рандомизированное контролируемое исследование «Какао, когнитивная функция и старение (CoCoA)».> Am J Clin Nutr 2015;101(3):538-48. doi: 10.3945/ajcn.114.092189.
  6. Scholey A, Owen L.. Effects of chocolate on cognitive function and mood: a systematic review. (Влияние шоколада на когнитивную функцию и настроение — систематический обзор.) Nutr Rev 2013;71(10):665-81. doi: 10.1111/nure.12065.
  7. Лосось (жареный) содержит 2 449 мг/100 г ДГК, которая способствует поддержанию нормальной работы головного мозга и нормального зрения (при ежедневном потреблении 250 мг)
  8. Клубника содержит в среднем 45 мг/100 г витамина C, помогающего защите клеток от окислительного стресса.
  9. Авокадо содержит в среднем 0,42 мг/100 г витамина B6, который способствует нормальной работе нервной системы.
  10. Фундук содержит 138 мг/100 г кальция, обеспечивающего нормальную передачу нервных импульсов.

Что есть для ясности мыслей и хорошей памяти

  • Дарья Прокопик
  • для ВВС News Украина

Автор фото, Getty Images

Наш мозг работает круглосуточно. Мы стремимся иметь свежую голову, четкий ход мыслей и хорошую память, избежать старческой слабоумия. В то же время, многих тянет на сладкое во время «работы головой». Действительно ли есть пища, которая поможет нам думать и сосредоточиться?

Глюкоза для мозга. Действительно ли надо есть сладкое?

Наш мозг очень привередлив, и как источник энергии может есть только глюкозу, или созданные печенью из жиров кетоны. Но для умственной деятельности все же не стоит налегать на сладости. Даже наоборот.

Во-первых, наш организм сам поддерживает постоянный уровень глюкозы благодаря гормонам, а не посещениям кондитерских.

Кроме того, если работа нас захватывает и вызывает ощущение бабочек в животе, покалывания в пальцах и мурашек на коже, значит, у нас выделяется гормон адреналин. Он способствует тому, чтобы глюкоза беспрепятственно поступала в кровь и питала мозг.

Во-вторых, пока нет данных, что активная умственная деятельность требует дополнительных энергетических затрат.

Автор фото, AFP/Getty Images

Наконец, избыток сладкого быстро удаляется из крови и до нейронов не доходит.

Сладкая и жирная пища, хотя и дает нам временное удовольствие, делает нас вялыми и сонными. А у людей с устойчивостью к инсулину высокий уровень глюкозы вообще может повреждать мозг.

Исследования на животных показали, что в случае ожирения или диабета нарушается способность запоминать и учиться.

И наоборот. Ограничение калорий — периодическое голодание, пост и аэробные упражнения, бег на длинные дистанции делают нас голодными, но умными.

Они способствуют образованию так называемого нейротрофного фактора мозга (brain-derived neurotrophic factor, BDNF), что способствует выживанию нейронов и их взаимодействию — а значит, обучению и памяти.

Витамины для нейронов

Для полноценной работы нашего мозга нужны все витамины без исключения. Но главными витаминами для нейронов считают В6, В9 и В12.

Автор фото, Getty Images

Так, например, витамин В6 необходим для ощущения счастья и подъема — синтеза серотонина, удовольствия от работы — допамина, покоя — гамма-аминобутировой кислоты, возбуждения мозга — норадреналина, сна — мелатонина.

Витамина В6 может не хватать также в случае алкогольной зависимости, приеме гормональных контрацептивов или хроническом воспалении.

Согласно исследованию American Journal of Clinical Nutrition люди, в крови которых была высокая концентрация В6, имели лучшую память. В6 есть в большинстве продуктов, особенно много его в бананах, рыбе, печени, цельнозерновых злаках.

С ухудшением усвоения витаминов В9 и В12 с возрастом связывают прогресс деменции или клиническую депрессию, хотя это — не единственная их причина.

Витамина В9 иногда не хватает людям, которые едят преимущественно животную пищу, а В12 — веганам. При синдроме раздраженного кишечника есть риск недополучения витаминов из еды. Нехватка этих витаминов приводит к накоплению гомоцистеина — токсичного для нейронов соединения.

В то же время прием препаратов с витаминами В9 и В12 замедляет нейродегенеративные процессы.

Витамином В9 богата зелень, семечки, свежие овощи и крупы. В12 содержится только в продуктах животного происхождения — мясе, рыбе, печени.

Полезные и вредные жиры

Наш мозг на 60% состоит из жиров. Нарушение баланса жирных кислот связывают со склонностью к депрессии, проблемами с вниманием у детей, воспалительными процессами и потерей нейропластичности — способности образовывать новые связи.

Выражение «иметь масло в голове» — небезосновательно. Нейронам нужны незаменимые жирные кислоты — такие, которые мы не умеем создавать сами, поэтому должны потреблять с пищей.

Это прежде всего омега-3-полиненасыщенные жирные кислоты, а среди них — докозагексаеновая кислота (ДГК). Они защищают мозг от оксидативного стресса, помогают восстанавливаться, поддерживают нейропластичность даже на фоне диабета или ожирения.

Показана польза диет, богатых омега-3 жирными кислотами и витамином Д, для поддержки умственных способностей у людей, замедлении старческого слабоумия и восстановлении после травм.

К тому же беременным женщинам важно потреблять достаточно ДГК или, по крайней мере, иметь достаточно жировых запасов в теле. Ведь для развития мозга плода нужны дополнительные источники незаменимых жирных кислот.

Омега-3 жирные кислоты есть в ряде продуктов: в растительных маслах, орехах, брокколи, шпинате, жирной морской рыбе и морепродуктах, а также в капусте морской.

Упомянутая ДГК, необхлдимая для здоровья мозга, присутствует только в рыбе, морепродуктах и ​​водорослях.

Автор фото, Getty Images

В то же время рацион, богатый насыщенными жирами — животные продукты и тропические масла — снижает умственные способности и увеличивает риск развития неврологических нарушений.

Ведь избыток животных жиров уменьшает доступность полезных для мозга веществ.

Особенно вредны насыщенные жиры для пожилых людей и тех, кто восстанавливается после мозговых травм. Доля калорий от насыщенных жиров не должна превышать 10%.

Кроме этого, слишком жирная пища пагубно действует на кишечник и его бактерии, так называемый микробиом.

Так, есть данные относительно связи микробиома, высокожировой диеты и склонности к депрессии, ухудшению когнитивных способностей и даже с воспалением в определенных участках мозга.

Есть и другие источники полезных для мозга жиров.

Например, авокадо поддерживает стабильное давление и тем самым предотвращает инсульты.

Оно богато мононенасыщенными жирными кислотами, которые входят в состав оболочек нейронов, витамином Е, замедляющим старение мозга.

Желтки яиц содержат многочисленные полезности, в том числе холин — предшественник нейромедиатора ацетилхолина, от которого зависят наши память и работа мышц.

Что еще может пригодиться для работы мозга?

Мозг образует нейромедиатор серотонин из аминокислоты триптофана. Ее много в молочных продуктах и ​​особенно в нуте (турецком горохе).

Дневная норма триптофана для ребенка до пяти лет содержится в семи граммах нута, а взрослым достаточно двух граммов в день. Мозг активно поглощает триптофан после физических упражнений.

Флавоноиды — это растительные соединения с антиоксидантным действием. Мозг активно потребляет кислород и постоянно нейтрализует вредные окисления. Флавоноиды содержатся в темных ягодах, зеленом чае, красном вине и какао.

Кофе имеет нейропротекторные и противовоспалительные свойства, и снижает риск развития болезни Паркинсона благодаря кофеину и другим соединениям, присутствующим в кофе.

Впрочем, не стоит злоупотреблять кофе — мозгу нужны не только кофеин и антиоксиданты, но и здоровый сон.

Автор фото, AFP/Getty Images

Для работы мозга нужно достаточно пить. Даже незначительное обезвоживание приводит к резкому ухудшению способности соображать. Вода, чай, компот, несладкий лимонад, супы, сочные фрукты и овощи годятся для поддержания водного баланса.

Взрослые люди должны потреблять жидкость при первых же признаках жажды и пить, пока она не пройдет. Однако, маленькие дети и люди пожилого возраста плохо воспринимают сигналы тела о жажде. Поэтому им важно напоминать о приеме жидкости.

Микроэлементы также полезны для мозга. Когда не хватает меди, болезнь Альцгеймера развивается стремительнее. Этот микроэлемент присутствует в говяжьей печени, какао и черном перце.

Люди, у которых адекватный уровень селена, имеют лучшие умственные способности. Селен есть в орехах, злаках, тыквенных семечках и яйцах.

О чем бы ни шла речь: о поддержке здорового веса, работоспособности мозга или красоте кожи — ученые советуют питаться сбалансировано, разнообразно, избегать жирного и сладкого, быть физически активными, и достаточно отдыхать.

Нейробика и диета для мозга: как Университет Правительства Москвы обучает думать качественно и продуктивно

25.05.2021

В марте в Университете Правительства Москвы стартовала необычная программа обучения. Она посвящена изучению функций самого сложного биологического механизма — человеческого мозга. Мы узнали, можно ли стимулировать работу мозга на все 100%, что такое нейробика и еще много интересных фактов о мозге человека.

Человеческий мозг состоит из 90 миллиардов нервных клеток, каждая из которых образует более 1000 контактов с нейронами. По этой нейросети мозг передает электрические импульсы и управляет нашими движениями и эмоциями. Причем его деятельность не всегда удается контролировать. Но есть несколько рабочих практик, которые позволяют развить мозг и сделать себя собраннее, внимательнее и наблюдательнее.

Уже долгое время в обществе бытует мнение, что человек использует возможности своего мозга лишь на 10%. Впервые об этом в 1936 году написал Дейл Карнеги в книге «Как приобретать друзей и оказывать влияние на людей». С тех пор этот миф пересказали во множестве научных статей, телевизионных программ и фильмов. Многие считают, что при стопроцентной активности мозга мы стали бы умнее и талантливее. Но на самом деле эта цифра недостижима. Мозг не способен выполнять более одной сложной когнитивной задачи, остальные действия в это время происходят «на автопилоте». А вот развить эффективность мозга действительно можно. Как? Эксперты из Университета Правительства Москвы предлагают несколько рабочих способов развития мозга:

  1. Тактика «Две минуты» — на случай, если вам сложно сосредоточиться на работе. Сделайте любое небольшое задание, выполнение которого не займет больше двух минут. Например, проверьте почту или очистите рабочий стол. Это поможет настроить мозг на рабочий процесс.
  2. Восстановление биоритмов — целый комплекс занятий, которые позволят перезагружаться на ходу. Для этого нужно просыпаться рано, выходить на улицу при ярком свете и не пить чай за пять-шесть часов до сна.
  3. Правильное питание. Мозгу тоже необходима определенная витаминная диета для эффективной работы. Ешьте больше овощей, фруктов и ягод, белковых продуктов. Фрукты и ягоды помогут улучшить краткосрочную память, а белки — иммунитет.

Узнать больше о том, как прокачать свой мозг, можно на программе МГУУ «Как использовать ресурсы мозга для повышения эффективности в работе и жизни».

Вместе с наставниками — нейробиологами и гештальт-психологами — участники программы учатся развивать когнитивные способности мозга. Тренинг ориентирован на управленцев, руководителей крупных и небольших компаний, а также на всех желающих стать продуктивнее на работе и лучше познать особенности своего организма. Чтобы у слушателей была возможность совмещать тренинг с работой, все занятия проходят в дистанционном режиме и занимает 4 дня.

Программа позволяет получить знания о том, как работает наш мозг, и повысить личную эффективность. Для этого используются современные методы развития мозговой активности. Например, в программу входит нейробика — комплекс несложных задач для мозга, которые учат его работать в нестандартных ситуациях. Занимаясь нейробикой, слушатели выполняют нестандартные задачи: например, учатся рисовать неактивной рукой, распознавать запахи. Одно из нетипичных заданий для тренингов руководителей — распознавание предмета. Нужно внимательно изучить какую-либо вещь, затем спрятать ее и постараться вспомнить как можно больше деталей. Также среди предлагаемых способов развития мозга — чтение вслух, переодевание на ощупь и счет без калькулятора. Профессиональные тренеры помогают развить навыки целеполагания, осознать себя и свои потребности, проработать страхи и научиться получать удовольствие от работы.

Сейчас обучение по программе проходят три группы. Директор программы Ольга Полобок рассказала о первых результатах тренинга:

«Мы создали очередную программу для того, чтобы работа по совершенствованию себя и развитию своих возможностей становилась полезной привычкой у наших слушателей. А тренировка когнитивных способностей — безусловно, полезная привычка, которая нужна всем. Для этого участники нашей программы выполняют креативные задания и решают интеллектуальные головоломки. Программа создана с опорой на научные исследования, проверенные факты и реальные практические эксперименты. Кстати, еще один эффективный способ развить мозг — учить иностранные языки и держать себя в форме».

По окончании курса все участники обучения получают карту тренинга — сборник упражнений для развития мозговой деятельности, а также рекомендации по повышению эффективности работы мозга. Но главное, что слушатели уносят с собой, — это осознание своих сильных и слабых мест, развитый эмоциональный интеллект и структурированную мозговую деятельность.

Узнать подробности о том, как записаться на программу, а также познакомиться с другими тренингами Университета Правительства Москвы вы можете в каталоге программ.



Также по теме:


Все новости МГУУ

Основные питательные вещества для мозга, завтрак и не только

Витамин D

Существует четкая связь между дефицитом витамина D и повышенным риском деменции.

Одна из трудностей заключается в том, что возраст становится фактором, когда мы думаем об адекватном уровне витамина D. Мы сталкиваемся с повышением потребности в витамине D на после 50 лет .

Оптимальный способ получить витамин D — находиться на солнце .Фактически, наш организм синтезирует витамин D под воздействием солнца, и ему не нужно получать его с пищей. Однако есть много факторов, которые могут повлиять на пребывание на солнце — например, солнцезащитный крем, облачный покров, загрязнение и пигментация кожи.

Кроме того, месяцы, когда солнце находится низко над горизонтом, означают, что солнце не проникает в атмосферу оптимальным образом. Это означает, что зимние месяцы в Канаде и на севере США не являются оптимальными месяцами для синтеза витамина D от солнца.Все эти факторы могут ограничивать пребывание на солнце и вызывать снижение уровня витамина D.

Хотя наш организм может синтезировать витамин D после воздействия ультрафиолетовых лучей (UVB) солнечного света, каждый сталкивается с разными факторами. Поэтому трудно дать общее правило для пребывания на солнце. Лучшая идея — быть разумным. Светло-розовый или коричневый — это хорошо, жжение — плохо.

Но еще раз — те из нас, старше 50 лет, имеют пониженную способность производить витамин D из-за пребывания на солнце … и если вы живете в Канаде или на севере Соединенных Штатов, получить достаточно солнца в зимние месяцы особенно сложно.

Так что, кроме переезда на юг в зимние месяцы, у вас есть другие варианты?

Светотерапия

Возможно, вы захотите инвестировать в лампы UVB , которые обычно продаются в магазинах товаров для дома. Как обсуждалось в нашем блоге о сне, вы можете использовать терапию ярким светом не только для улучшения режима сна, но и для облегчения выработки витамина D. Используйте эти лампы в рекомендуемых дневных пределах, поскольку они могут быть контрпродуктивными, если их использовать слишком поздно день.

Второй вариант — улучшить диетическое потребление продуктов, богатых витамином D. Жирная рыба, такая как лосось, тунец и сардины, также являются отличными источниками этого витамина, как и яйца. Многие молочные продукты, такие как молоко или йогурт, цитрусовые и злаки, теперь обогащены витамином D.

Другой вариант — принимать добавок витамина D . Интересно, что в Руководстве по питанию Канады, которое обычно не рекомендует добавки, рекомендуется, чтобы люди старше 50 принимали ежедневных добавок 400 МЕ витамина D.Это сверх рекомендованных двух стаканов молока.

Но слишком много добавок тоже может быть плохо. Было показано, что витамин D в дозах 10 000 МЕ снижает плотность костей.

Существенный момент заключается в том, что вам действительно нужно подумать о том, сколько витамина D вы в настоящее время получаете благодаря питанию и пребыванию на солнце, и подумайте, как вы могли бы добавить дополнительный витамин D в свой рацион, если у вас его дефицит.

Связь между дефицитом витамина D и риском деменции слишком сильна, чтобы ее игнорировать.

Витамин E

Свободные радикалы — это нестабильные молекулы, которые пытаются соединиться с другими молекулами и нанести ущерб здоровым клеткам. Витамин Е является источником антиоксидантов, которые могут лечить повреждения, вызванные свободными радикалами.

Лучшие диетические источники витамина Е — обогащенные злаки, семена подсолнечника, миндаль, томатное пюре, шпинат и арахис.

Влияние на питание большого мозга человека

14 W.R. Leonard et al.

Добавление продуктов животного происхождения в рацион раннего •  Homo также увеличило бы доступность

ключевых длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот, которые необходимы для роста и развития мозга:

DHA и AA.

У младенцев затраты энергии на метаболизм мозга чрезвычайно высоки (<60% от RMR) •

крон из-за высокого отношения массы мозга к массе тела и быстрого роста мозга. Эти затраты частично поддерживаются

очень высоким уровнем ожирения.При уровне жира 15–16% у людей рождаются самые толстые младенцы среди всех млекопитающих.

В условиях хронического пищевого и болезненного стресса человеческие младенцы «подавляют» рост •

в длину / рост, сохраняя при этом жирность тела. Эта модель «линейного замедления роста»

широко наблюдается среди обедневших групп населения в развивающихся странах и, по-видимому, связана с

пониженным окислением жира и повышенным накоплением жира.

Текущие исследования пытаются лучше охарактеризовать диету наших самых ранних человеческих •

предков с помощью химического анализа костей гомининов и анализа микроскопических моделей износа

зубов гомининов.

Ссылки

Aiello LC, Wheeler P. Curr Anthropol. 1995; 36: 199–221.

Антон СК, Леонард В.Р., Робертсон М.Л. J Hum Evol. 2002; 43: 773–85.

Асфау Б., Бейене И., Сува Дж., Уолтер Р.С., Уайт Т.Д., Вольд-Габриэль Г. и др. Природа. 1992; 360: 732–5.

Behrensmeyer K, Todd NE, Potts R, McBrinn GE. Наука. 1997; 278: 1589–94.

Bellomo RV. J Hum Evol. 1994; 27: 173–95.

Бобе Р., Беренсмайер АК. J Hum Evol. 2002; 42: 475–97.

Briefel RR, Johnson CL.Annu Rev Nutr. 2004; 24: 401–31.

Банн HT. В: Унгарь П.С., редактор. Эволюция рациона человека: известное, неизвестное и непознаваемое. Нью-Йорк:

Oxford University Press; 2006. с. 191–211.

Cordain L, Brand-Miller J, Eaton SB, Mann N, Holt SHA, Speth JD. Am J Clin Nutr. 2000; 71: 682–92.

Cordain L, Watkins BA, Mann NJ. World Rev Nutr Diet. 2001; 90: 144–61.

Кордайн Л., Итон С.Б., Себастьян А., Манн Н., Линдберг С., Уоткинс Б.А. и др. Am J Clin Nutr.2005. 81: 341–54.

Кроуфорд Массачусетс. Nutr Rev.1992; 50: 3–11.

Crawford MA, Bloom M, Broadhurst CL, Schmidt WF, Cunnane SC, Galli C и др. Липиды. 1999; 34: S39–47.

Dewey KG, Heinig MJ, Nommsen LA, Peerson JM, Lonnerdal B. Am J Clin Nutr. 1993; 52: 140–5.

Englyst KN, Englyst HN. Br J Nutr. 2005; 94: 1–11.

Foster Z, Byron E, Reyes-García V, Huanca T., Vadez V, Apaza L, et al. Am J Phys Anthropol. 2005; 126: 343–51.

Frisancho AR. Am J Hum Biol.2003; 15: 35–52.

García-Alonso A, Goñi I. Nahrung. 2000; 44: 19–22.

Харрис Дж. У. К., Капальдо С. В: Бертелет А., Шавайон Дж., Редакторы. Использование инструментов людьми и нечеловеческими приматами.

Оксфорд: Oxford Science; 1993. стр. 196–220.

Hoffman DJ, Sawaya AL, Verreschi I, Tucker KL, Roberts SB. Am J Clin Nutr. 2000; 72: 702–7.

Холлидей MA. В: Фолкнер Ф., Таннер Дж. М., редакторы. Человеческий рост: всесторонний трактат, т. 2. 2-е изд. Нью-Йорк:

Пленум; 1986 г.п. 101–17.

Хуссейн М.А., Шминц О., Менгель, Глатц Й., Кристиансен Дж. С., Цапф Дж. И др. J Clin Invest. 1994; 94: 1126–33.

Кеты СС. В: Рихтер Д., редактор. Обмен веществ центральной нервной системы. Нью-Йорк: Пергаммон; 1957. с. 221–37.

Кузава CW. Yrbk Phys Anthropol. 1998. 41: 177–209.

Леонард WR. Sci Am. 2002. 287 (6): 106–15.

Леонард WR, Робертсон ML. Am J Hum Biol. 1992; 4: 179–95.

Леонард WR, Робертсон ML. Am J Hum Biol. 1994; 6: 77–88.

Леонард В.Р., Робертсон М.Л., Снодграсс Дж.Дж., Кузава К.В. Biochem Physiol Часть A. 2003; 135: 5–15.

Мартин РД. Происхождение и эволюция приматов: филогенетическая реконструкция. Принстон, Нью-Джерси: Princeton University

Press; 1989.

Martorell R, Habicht J-P. В: Фолкнер Ф., Таннер Дж. М., редакторы. Человеческий рост: всесторонний трактат, т. 3. 2-е изд.

Нью-Йорк: Пленум; 1986. стр. 241–62.

МакГенри Х.М., сотрудник К. Энн Рев Антрополь. 2000; 29: 125–46.

Пенниси Э. Наука. 1999; 283: 2004–5.

Использование топлива для мозга в развивающемся мозге — FullText — Annals of Nutrition and Metabolism 2019, Vol. 75, Прил. 1

Абстракция

Во время беременности и младенчества человеческий мозг растет очень быстро; объем мозга значительно увеличивается, достигая 36, 72 и 83% объема мозга взрослых в возрасте 2–4 недель, 1 года и 2 лет соответственно, что важно для создания нейронных сетей и способности к развитию когнитивные, двигательные, социальные и эмоциональные навыки, которые будут постоянно совершенствоваться в детстве и во взрослом возрасте.Такие резкие изменения в структуре и функциях мозга связаны с очень большими энергетическими потребностями, намного превышающими потребности других органов тела. Было подсчитано, что в детстве на мозг может приходиться до 60% основных энергетических потребностей организма. Хотя основным источником энергии для мозга взрослого человека является глюкоза, похоже, что ее недостаточно для удовлетворения резких метаболических потребностей мозга во время его развития. Недавно было высказано предположение, что эта энергетическая проблема решается благодаря способности мозга использовать кетоновые тела (КБ), образующиеся в результате окисления жирных кислот, в качестве дополнительного источника энергии.Здесь мы сначала описываем основные клеточные и физиологические процессы, которые управляют развитием мозга с течением времени, и то, как различные метаболические пути мозга участвуют в их поддержке. Было высказано предположение, что большинство энергетических субстратов используется для поддержки нейрональной активности и передачи сигналов. Мы обсуждаем, как глюкоза и КБ метаболизируются для обеспечения углеродных скелетов, используемых для синтеза липидов, нуклеиновой кислоты и холестерина, которые являются незаменимыми строительными блоками пролиферации нейрональных клеток, а также используются для установления и улучшения связи между мозгом посредством образования / удаления синапсов и миелинизации. .Мы пришли к выводу, что глюкоза и КБ не только важны для поддержания энергетических потребностей развивающегося мозга, но они также являются важными субстратами для биосинтеза макромолекул, лежащих в основе структурного роста и реорганизации мозга. Мы подчеркиваем, что глюкоза и жирные кислоты, поддерживающие производство КБ, содержатся в сложных пищевых матрицах, таких как грудное молоко, и понимание того, как их доступность влияет на мозг, будет ключом к обеспечению адекватного питания для поддержки метаболизма мозга и, следовательно, оптимального развития мозга .

© 2020 S. Karger AG, Базель


Ключевые сообщения

  • Мозг потребляет до 60% всей энергии, доступной организму во время развития.

  • В то время как глюкоза является основным источником энергии для мозга у взрослых, кетоновые тела необходимы для дополнения глюкозы для удовлетворения метаболических и энергетических потребностей мозга во время его развития.

  • Во время развития мозга глюкоза и кетоновые тела являются не только основными источниками энергии, но также используются для биосинтеза макромолекул, необходимых для пролиферации нейрональных клеток, образования синапсов и миелинизации.

Введение

Способность людей выполнять сложные умственные действия, включая мышление, рассуждение, запоминание, решение проблем, принятие решений и изучение новой информации, зависит от способности мозга адаптироваться к окружающей среде и изменить его функциональную и структурную организацию [1-4]. Это часто называют пластичностью мозга, нейронов или синапсов [5]. Более того, организация мозга невероятно сложна: по оценкам, человеческий мозг содержит более 200 миллиардов нейронов и ненейронных клеток, 1 квадриллион соединений, 100 км нервных волокон и 600 км кровеносных сосудов [6, 7]. .Чтобы поддерживать такие динамические способности и поддерживать функционирование этой сложной архитектуры, требуется превосходное энергоснабжение. Действительно, мозг взрослого человека, составляющий всего 2% массы тела, по оценкам, отвечает за 20% потребления кислорода (O 2 ) и 20-25% использования глюкозы [8, 9]. Для сравнения, мозг взрослых позвоночных, за исключением приматов, в состоянии покоя использует 2-8% всей энергии [10]. В то время как потребности мозга взрослого человека в энергии поразительны, энергия, необходимая в раннем возрасте, еще выше и важна для поддержки быстрого развития мозга со всплеском роста, начинающимся примерно на 5-м месяце гестации и продолжающимся постнатально, увеличивая вес мозга с ~ 27% от нормы. его масса взрослого человека при рождении составляет ~ 80% к возрасту 2 лет [11, 12].Помимо огромной потребности в энергии, резкое увеличение размеров мозга, которое происходит в первые годы жизни, требует определенных питательных веществ, таких как липиды, белки и микроэлементы, которые являются не только строительными блоками структур мозга, но также поддерживают мозг и когнитивные функции на протяжении всей жизни [3, 13, 14].

В нормальных условиях основным источником энергии для мозга является глюкоза, которая используется для выработки энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ) в результате гликолиза или окислительного фосфорилирования, последнее в 15 раз более эффективно для выработки энергии. [15-17].Тем не менее, особенно высокие потребности развивающегося человеческого мозга в энергии, похоже, не поддерживаются одним лишь потреблением глюкозы. Действительно, недавно было высказано предположение, что кетоны (β-гидроксибутират, ацетоацетат и ацетон), полученные в результате окисления жировых отложений новорожденных печенью, также могут обеспечивать важный дополнительный топливный субстрат для развивающегося мозга посредством окислительного фосфорилирования [2, 17].

В то время как глюкоза и кетоны традиционно считались канонической ролью в энергетическом метаболизме млекопитающих, недавние исследования показали, что они играют дополнительные роли, связанные с развитием и функционированием структуры мозга [12, 17-20].Например, в мозге взрослого человека 10–12% глюкозы метаболизируется посредством гликолиза с образованием лактата, несмотря на то, что кислород доступен для окислительного фосфорилирования, явления, называемого «аэробным» гликолизом или «эффектом Варбурга» [21]. Аэробный гликолиз остается преобладающим метаболическим путем в мозге на протяжении всей жизни и особенно во время развития мозга. Это особенно важно для биосинтеза клеточных компонентов (например, липидов), которые поддерживают ключевые процессы развития, включая образование / удаление синапсов и миелинизацию [19, 22].С другой стороны, кетоны, по-видимому, являются субстратом для синтеза определенных макромолекул, таких как холестерин и жирные кислоты, которые составляют около 50% серого вещества мозга [17]. Недавние наблюдения также подчеркивают важность кетонов как ключевых сигнальных и эпигенетических посредников, предполагая, что они могут влиять на экспрессию генов, участвующих в пластичности и реорганизации мозга во время развития мозга [23-25]. Следовательно, глюкоза и другие топливные субстраты, включая кетоновые тела (KB), могут использоваться для других целей, кроме удовлетворения энергетических потребностей, и могут играть более широкую роль во время развития мозга.

В этой главе мы сначала описываем ключевые физиологические процессы, лежащие в основе развития мозга, и то, как метаболизм мозга может быть необходим для их поддержки. Мы особенно сосредоточимся на описании того, как глюкоза и КБ поддерживают не только энергетические, но и анаболические потребности мозга во время развития. Конечно, для правильного развития, функционирования и поддержания мозга мозг полагается на многие другие питательные вещества, которые будут обсуждаться в следующей главе этого тома и ранее обсуждались в прекрасных обзорах [3, 13, 17, 26].

Основные физиологические и клеточные процессы, лежащие в основе развития мозга

Мозг — это один из органов человеческого тела, который развивается раньше всех, начиная с внутриутробного развития в течение 3-й недели беременности, и завершает свое развитие в течение второго и третьего десятилетий жизни. , следовательно, это орган с самым продолжительным временем развития и созревания [7, 22]. Как только достигается первичная организация мозга, заключающаяся в определении его основных различных областей в течение эмбрионального периода, возникают ключевые клеточные процессы, которые протекают в форме перекрывающихся в процессе развития волн (рис.1). Генерация нейронов (нейрогенез) и их миграция начинаются на 8-й неделе беременности, и репертуар нейронов, обнаруженных во взрослой неокортексе, в основном устанавливается еще до рождения. Разрастание глиальных клеток, которое следует за пиками нейрогенеза во время рождения, включает образование олигодендроцитов, поддерживающих миелинизацию, и астроцитов, которые, как было показано, участвуют во многих физиологических процессах в головном мозге, особенно в модуляции обработки информации, синаптической передаче и энергетическая динамика [27-29].Хотя существуют региональные вариации, пролиферация, миграция и дифференцировка олигодендроцитов и астроцитов продолжаются в течение первых 3 постнатальных лет, что совпадает с пиком образования синапсов и реорганизации нейронной сети [7]. Это подтверждает идею о том, что олигодендроциты и астроциты играют решающую роль в развитии и созревании мозговой связи на протяжении всего детства и юности.

Рис. 1.

Хронология процессов развития нервной системы и изменений метаболизма глюкозы от зачатия до взрослого возраста.На рисунке представлены ключевые процессы развития нервной системы, происходящие во время развития мозга, и связанные с ними изменения метаболизма глюкозы. В верхней части рисунка представлены основные периоды человеческого развития, выраженные в днях (d), неделях после зачатия (pcw) и годах (y). Полосы, связанные с каждым клеточным процессом нервного развития, представляют собой приблизительный пик периода развития для каждого из них. Внизу рисунка показаны изменения потребления глюкозы (черная линия) и потребления кислорода (серая линия) в течение времени, пик которых приходится на 5-й постнатальный день.Поглощение глюкозы выше, чем потребление кислорода, что позволяет предположить, что значительное количество глюкозы метаболизируется посредством аэробного гликолиза (стрелка) и параллельно с увеличением образования синапсов и миелинизации. Рисунок адаптирован из [3, 12, 43].

В то время как астроциты и олигодендроциты генерируются и дифференцируются из нервных клеток-предшественников, микроглия, которые являются резидентными макрофагами мозга, участвующими в врожденном иммунитете, нейропротекции, синаптической отсечке и фагоцитозе клеточного мусора, происходят из макрофагов, присутствующих в желточном мешке и мигрировать и колонизировать мозг на 4 неделе гестации.5 [30, 31]. Интересно, что в то время как нейральные предшественники активно делятся и генерируют первые нейроны на ранних этапах эмбриогенеза, астроциты и олигодендроциты будут появляться только в поздних эмбриональных точках времени, как упоминалось ранее. Следовательно, ранняя колонизация микроглии не только предшествует пику нейрогенеза и миграции нейронов, но и составляет основную глиальную популяцию в течение большей части жизни плода, что позволяет предположить, что микроглия участвует в раннем развитии мозга. Действительно, недавние исследования демонстрируют, что микроглия вносит вклад в регуляцию числа и миграции нейронов и активно способствует зависимой от активности синаптической реорганизации во время становления нейронной сети [32].

Развитие ветвления нейронов, состоящее из разрастания аксонов и дендритов с последующим образованием синапсов, является ключевым клеточным процессом, связанным с функциональным созреванием мозга после миграции нейронов. Действительно, от середины беременности до третьего постнатального года незрелые нейроны инициируют длительный период роста аксонов и ветвления дендритов, сопровождающийся образованием синаптических соединений, которые обеспечивают связь между нейронами и приводят к образованию нейронных сетей [33, 34 ].Важно отметить, что перепроизводство синапсов будет иметь место в течение первых 2 постнатальных лет со всплеском роста синапсов от 3 до 15 месяцев, в зависимости от областей мозга, с последующим дискретным периодом синаптического сокращения, которое обычно начинается в детстве и сохраняется в подростковом возрасте. [35-37], хотя сообщалось, что визуальная область подвергается обрезке уже в 3-месячном возрасте.

Пока строятся нейронные сети, миелиновые листы, генерируемые олигодендроцитами, оборачиваются вокруг аксонов, которые действуют как изоляторы и приводят к резкому увеличению скорости аксональной проводимости и, следовательно, к передаче информации [29].Миелинизация начинается в середине беременности в мозге человека, представляет собой длительный процесс, который резко ускоряется в течение первых двух постнатальных лет и достигает своей полной зрелости в течение второго-третьего десятилетия жизни [29, 38]. Он также играет ключевую роль в созревании сетей мозга, скоординированной обработке информации и, в конечном итоге, когнитивной деятельности у младенцев, детей и взрослых.

Высокие энергетические потребности мозга удовлетворяются за счет постоянной транспортировки питательных веществ в мозг через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ).ГЭБ строго контролирует прохождение выбранных веществ в мозг и из него, обеспечивает защиту от внешних потенциально токсичных агентов и имеет решающее значение для поддержания гомеостаза мозга и, таким образом, правильного функционирования мозга [39, 40]. ГЭБ включает 3 основных клеточных компонента: эндотелиальные клетки, составляющие стенку кровеносных сосудов, перициты, которые стабилизируют ГЭБ и имеют решающее значение для поддержания его целостности, и астроциты, которые расширяют клеточные процессы, концы которых охватывают кровеносные сосуды и играют жизненно важную роль в транспортировке. питательных веществ в нейрональные клетки [39].Предполагается, что развитие и дифференцировка ГЭБ начинается у очень молодого эмбриона [41, 42]. Формирование кровеносных сосудов эндотелиальными клетками быстро сопровождается набором перицитов и астроцитов, которые «запечатывают» ГЭБ, чтобы изолировать мозг от внешней среды и контролировать перенос веществ. Во время рождения структура сосудистой сети головного мозга очень похожа на то, какой она станет в мозге взрослого человека [40].

В последнее время были предприняты значительные усилия, чтобы понять, как гены организуют физиологические и клеточные процессы, описанные выше.Анализ экспрессии генов показал, что транскриптом мозга разделен на кластеры, которые пространственно и временно организованы и параллельны структурным и функциональным аспектам развития мозга. Напр., Кластеры генов, связанных со спецификацией судьбы нейронов, в основном экспрессируются эмбрионально и в раннем эмбриональном периоде, тогда как генетические кластеры, контролирующие формирование и функцию синапсов, высоко экспрессируются в раннем детстве [7]. Интересно, что также было показано, что экспрессия генов, связанных с митохондриями, тесно связана с плотностью синапсов, предполагая, что правильное развитие и созревание связности мозга тесно связано с доступностью энергии [12, 43].

Таким образом, человеческий мозг быстро растет с 4-й недели беременности до 3-го постнатального года. Впоследствии скорость роста замедляется, и мозг подвергается значительной реорганизации, в которой преобладают синаптические сокращения и миелинизация, продолжающиеся на протяжении третьего десятилетия жизни. Важно помнить, что развитие мозга с возрастом неоднородно структурно и функционально. Действительно, ассоциативные области неокортекса и особенно префронтальной коры созревают медленнее, чем, например, моторная и сенсорная кора.Следовательно, будучи менее важным, чем во время пренатального или раннего постнатального периодов, рост мозга и особенно реорганизация мозга на клеточном и молекулярном уровнях продолжаются после детства до ранней взрослой жизни. Действительно, считается, что уточнение нейронных сетей имеет решающее значение для функциональной спецификации областей мозга и имеет решающее значение для развития высших когнитивных функций и поведения.

Энергетические и анаболические потребности во время развития человеческого мозга

Как кратко упоминалось ранее, энергетические потребности позвоночных видов составляют 2-8% от общей энергии, обеспечиваемой основным метаболизмом, в то время как мозгу взрослого человека требуется целых 20-25%. из него [10].Потребность в энергии во время развития мозга еще более поразительна; было подсчитано, что мозг новорожденного человека, который составляет около 13% от безжировой массы тела, потребляет около 60% суточной потребности организма [12, 15, 17, 19, 20, 44]. Эта драматическая потребность в энергии сохраняется и даже усиливается в детстве; в то время как мозг ребенка в возрасте 10 лет составляет 5–10% массы тела, он потребляет примерно 50% от общей скорости основного обмена в организме человека [3, 12].

Почему энергетические затраты, связанные с функцией мозга, так высоки у людей, особенно во время развития мозга? Чтобы понять это, сначала необходимо определить компоненты и процессы мозга, которые требуют затрат энергии.С эволюционной точки зрения сравнение уровней метаболизма глюкозы и кислорода в мозге взрослого человека в сознании (грызуны, макаки, ​​бабуины) предполагает, что общие метаболические затраты являются простой линейной функцией количества нейронов, присутствующих в головном мозге [ 45]. Это согласуется с недавним приближением потребности нервных клеток в энергии, согласно которому нейроны потребляют 75-80% произведенной энергии, тогда как остальная часть используется для процессов, связанных с глией [15, 46, 47]. Две основные причины могут объяснить, почему нейроны имеют высокие энергетические потребности: во-первых, генерация потенциалов действия вдоль аксонов и синаптическая передача от нейрона к нейрону основаны на электрохимических и клеточных процессах, таких как потоки ионов, высвобождение и обратный захват нейротрансмиттеров, а также цикл везикул. , которые являются энергетически затратными [15, 44, 46].Было высказано предположение, что сигнальный механизм в синапсе потребляет особенно много энергии; например, было подсчитано, что 80% энергии миелинизированных аксонов гиппокампа расходуется постсинаптическими потенциалами [48]. Во-вторых, способность мозга непрерывно изменяться и адаптироваться на протяжении жизни обусловлена ​​постоянным перестройкой его архитектуры, кульминацией которой является добавление или устранение синапсов для усиления или ослабления активности нейронных сетей соответственно. Постоянный синтез белков, липидов и аминокислот необходим для поддержки молекулярных модификаций, лежащих в основе пластичности мозга, что способствует увеличению расхода энергии мозгом [19, 46, 49, 50].Быстрый обмен белков и липидов имеет решающее значение для поддержки дендритных шипов и модификации синапсов, которые необходимы для процессов обучения и памяти [51]. Тем не менее, широко признано, что большая часть энергии в мозге взрослого человека используется для поддержания его базовой физиологической активности, включая потенциал нейронов и синаптических мембран покоя, в то время как изменения в активности мозга, необходимые для выполнения определенных когнитивных задач, связанных с синаптической пластичностью, приводят к в увеличении потребности в энергии всего на 5% [18, 46, 52].Важно отметить, что развитие мозга связано со значительными дополнительными энергетическими потребностями, которые необходимы для поддержки постоянного и устойчивого синтеза молекулярных строительных блоков (белков, липидов и нуклеиновых кислот), лежащих в основе быстрого развития и созревания нейронных сетей. В частности, при рождении мозг составляет около 25% веса мозга взрослого человека, к возрасту 2 лет он составляет около 75% от размера взрослого человека, а примерно в возрасте 7 лет мозг человека достигает своего максимального размера. . Следовательно, постнатальный рост, особенно в раннем детстве, происходит быстро и не является результатом добавления новых нейронов, поскольку нейрогенез в основном происходит внутриутробно.Напротив, именно развитие и созревание нейронов, уже присутствующих при рождении, объясняют увеличение биомассы мозга и потребности в энергии, включая рост аксонов, развитие дендритных ветвлений, образование / удаление синапсов и миелинизацию аксонов [7, 18, 36, 37]. Интересно, что потребность мозга в энергетическом метаболизме следует за развитием и созреванием мозга, достигая пика потребности в энергии на грамм ткани в течение 2 и 3 постнатальных лет, особенно когда скорость образования синапсов и миелинизации достигает своей максимальной интенсивности [3, 53 ].В самом деле, ожидается, что метаболические и особенно анаболические потребности увеличатся с добавлением новых синаптических связей и миелиновых оберток вокруг аксонов. Следовательно, существует очень тесная временная и пространственная взаимосвязь между метаболическими и анаболическими потребностями мозга и клеточными и физиологическими изменениями нервной ткани в процессе развития и взросления.

Требования к глюкозе для поддержки потребности в энергии и анаболике во время развития мозга

Измерения скорости церебрального метаболизма глюкозы (CMRGlc) и кислорода (CMRO 2 ), который является мерой использования глюкозы и кислорода в головном мозге, показывают: постоянное увеличение их значений в течение первых 2 лет жизни достигает примерно 2 и 1.В 5 раз больше взрослого значения в районе 3-5 лет жизни, соответственно, а затем постепенно уменьшаются до среднего взрослого значения в течение второго десятилетия жизни (рис. 1) [3, 54]. Эти наблюдения предполагают, что потребность в энергии увеличивается во время развития мозга, предположительно из-за увеличения синаптической передачи. Интересно, что использование глюкозы увеличивается в большей степени по сравнению с использованием кислорода в головном мозге. Действительно, при рождении измерения CMRGlc и CMRO 2 показали, что уровень потребления глюкозы превышает окислительное фосфорилирование примерно на 34% [54, 55].Более того, Goyal et al. [20] сообщили, что использование кислорода в детстве составляет примерно 70% от общего потребления глюкозы в детском мозге. Поскольку кислород в головном мозге почти полностью используется для окисления углеводов посредством окислительного фосфорилирования с образованием АТФ, эти результаты предполагают, что глюкоза может выполнять дополнительные функции по сравнению с энергетическим субстратом (рис. 2) [3, 18, 56]. Предпочтение превращения пирувата метаболита глюкозы, образующегося в результате гликолиза, в лактат или его использования в качестве источника углерода для процессов биосинтеза вместо его преобразования в АТФ, несмотря на доступность кислорода, было названо аэробным гликолизом или эффектом Варбурга [21].Аэробный гликолиз хорошо описан в опухолевых тканях, которые метаболизируют примерно в 10 раз больше глюкозы в лактат, чем нормальные ткани, чтобы обеспечить субстрат для биосинтеза клеточных компонентов и поддержать пролиферацию раковых клеток [57]. Тем не менее, поскольку нейрогенез при рождении ограничен и ограничен конкретными областями мозга, метаболические и анаболические потребности, поддерживаемые глюкозой, предположительно связаны с созреванием ранее существовавших нейронов, улучшением синаптических связей, пролиферацией глии и быстрым ростом миелинизации аксонов.

Рис. 2.

Ключевой биохимический путь, участвующий в метаболизме глюкозы. Глюкоза крови пересекает ГЭБ и попадает в мозг. Глюкоза проникает в клетки через переносчики глюкозы (GLUT) и немедленно фосфорилируется с образованием глюкозо-6-фосфата (глюкоза-6P). Глюкоза-6P используется в качестве метаболического субстрата для различных биохимических путей. Во-первых, он превращается в 2 молекулы пирувата посредством гликолиза, которые производят АТФ и НАДН. Затем пируват либо восстанавливается до лактата, потребляя одну молекулу НАДН, либо метаболизируется в ацетил-КоА.Лактат может высвобождаться во внеклеточное пространство через переносчики монокарбоксилатов и использоваться в качестве источника энергии или биосинтетического субстрата нейронами и олигодендроцитами. Во-вторых, ацетил-КоА метаболизируется через цикл трикарбоновой кислоты (ТСА) и окислительное фосфорилирование, которые производят АТФ и CO 2 при потреблении кислорода. Полное окисление глюкозы производит большее количество энергии в форме АТФ в митохондриях (30–36 АТФ) по сравнению с гликолизом (2 АТФ).В качестве альтернативы ацетил-КоА используется для синтеза жирных кислот и аминокислот. Глюкоза-6P также может метаболизироваться по пентозофосфатному пути (PPP) и приводит к образованию рибулозо-5-фосфата (рибулоза-5-P, используется в синтезе нуклеиновой кислоты) и НАДФН. НАДФН важен для поддержки синтеза жирных кислот, а также для регуляции метаболизма глутатиона. Глутатион существует в восстановленной форме (GSH) или в виде дисульфида (GSSG). Восстановленная форма GSH является источником восстанавливающего эквивалента, который может нейтрализовать активные формы кислорода (ROS), такие как гидроксипероксиды (ROOH).GSH превращается в GSSG, который затем возвращается обратно в GSH с использованием НАДФН в качестве донора электронов. Таким образом, глутатион является ключевым антиоксидантом, который защищает клетки от окислительного стресса, а также критически участвует в контроле окислительно-восстановительного гомеостаза клеток. В конечном итоге нуклеиновая кислота, жирная кислота, синтез аминокислот и контроль окислительно-восстановительного гомеостаза обеспечивают необходимую энергию и источник макромолекул, которые поддерживают процессы развития нервной системы в развитии мозга. Рисунок был изменен из [15].

Гликолитические побочные продукты являются важным источником углерода для производства глутатиона, НАДФН и рибоз вдоль пентозофосфатного пути (PPP), которые сами по себе необходимы для синтеза жирных кислот и чувствительных к нуклеотидам, соответственно, и для поддержания гомеостаза окислительного стресса ( Рис. 2) [58]. Биосинтез макромолекул из метаболитов глюкозы имеет решающее значение для поддержки ключевых физиологических процессов, лежащих в основе правильного роста и созревания мозга; было показано, например, что рост аксонов, образование синапсов и миелинизация критически зависят от аэробного гликолиза [20, 59, 60].Интересно, что аэробный гликолиз преобладает в белом веществе по сравнению с серым веществом, и было показано, что побочные продукты гликолиза, такие как лактат, особенно важны для продукции миелина олигодендроцитами [61, 62]. Хотя предполагалось, что большая часть глюкозы используется для перекачки ионов, чтобы поддерживать синаптическую активность, эти результаты подчеркивают, что глюкоза критически участвует в анаболических потребностях, помимо энергетических потребностей во время развития нервной системы [18, 63, 64].

Как уже говорилось, аэробный гликолиз варьируется в течение продолжительности жизни в зависимости от региональных и временных метаболических и анаболических требований и, по-видимому, также имеет решающее значение во время раннего развития мозга плода; Измерение поглощения глюкозы у 12–21-недельных преждевременных плодов человека показало, что около одной трети всей глюкозы в организме потребляется мозгом, и только половина ее предположительно окисляется [65].Исследования, проведенные на недоношенных новорожденных, когда нейрогенез еще активен, продемонстрировали очень низкий уровень потребления кислорода и предположили, что 90% глюкозы направляется на аэробный гликолиз [66, 67]. Хотя исследования на ранних стадиях развития мозга ограничены, эти данные показывают, что мозг плода сильно зависит от аэробного гликолиза, возможно, из-за большой потребности в биосинтезе de novo липидов, аминокислот и нуклеиновых кислот, которые связаны с генерацией и размножением нейронов. (Рис.2).

Пик CMRGlc приходится на 5 год после рождения и остается повышенным до 10 лет [3, 54, 55]. По мере старения потребление глюкозы немного снижается до достижения уровня взрослой жизни в течение второго десятилетия жизни, а аэробный гликолиз снижается до одной трети от его значения во взрослом возрасте, что составляет 8–10% от использования глюкозы [55]. Тем не менее, аэробный гликолиз в некоторых областях мозга, таких как медиальная и латеральная теменная и префронтальная кора, может вносить вклад в утилизацию глюкозы до 20-25% [68, 69].Эти области мозга интегрируют мультимодальную сенсорную информацию и участвуют в сложных когнитивных функциях, таких как управляющая функция и самосознание, которые требуют высокого уровня синаптической пластичности и, следовательно, значительно высокого биомолекулярного обмена. Следовательно, возможно, что во время развития мозга утилизация глюкозы является ключом не только к обеспечению энергией посредством окислительного фосфорилирования, но и к поддержке увеличения биомассы и биосинтеза макромолекул посредством аэробного гликолиза.Важно отметить, что аэробный гликолиз кажется особенно важным пренатально для поддержки нейрогенеза, а затем постнатально для поддержки роста нейронов, образования синапсов и миелинизации и, в конечном итоге, правильного развития нейронных сетей, лежащих в основе когнитивных функций. Во время созревания мозга происходит постепенное метаболическое переключение между аэробным гликолизом и окислительным фосфорилированием. По мере созревания нейронных сетей окислительное фосфорилирование становится преобладающим и поддерживает базальную синаптическую активность, тогда как аэробный гликолиз преобладает в тех областях, где пластичность мозга задействована для поддержания зависимых от опыта структурных и функциональных изменений, сопровождающих высшие когнитивные функции (рис.2).

Кетоны как источник энергии для мозга во время развития

Глюкоза является основным метаболическим субстратом, используемым мозгом для генерации АТФ в центральной нервной системе взрослых млекопитающих [8]. Однако во время развития и созревания мозга потребность в энергии и высокая скорость биосинтеза макромолекул превышают доступность глюкозы в крови. Наиболее подходящим дополнительным топливом для поддержки дополнительных энергетических потребностей развития мозга являются КБ, особенно β-гидроксибутират и ацетоацетат [17, 70-72].КБ представляют собой короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), полученные главным образом в результате β-окисления жирных кислот в печени, которые доступны для мозга прямо пропорционально их концентрации в крови [17, 73]. КБ затем окисляются посредством окислительного фосфорилирования в митохондриях нейрональных клеток с образованием АТФ [17]. Хотя использование КБ для развития мозга начинается в утробе матери, постнатальное развитие мозга также сильно зависит от КБ [65]. Прерывание непрерывного трансплацентарного снабжения питательными веществами и энергией при рождении вынуждает новорожденного быстро адаптироваться к новой метаболической среде и, особенно, переходить от непрерывного кормления к чередованию периодов кормления и голодания [71].Это приводит к быстрому метаболизму доступных субстратов для производства энергии, во-первых, резко из резервов новорожденного и, во-вторых, из пищи в виде молока от матери [71, 74]. При рождении запасы глюкозы в мозге очень ограничены и могут удовлетворить потребности мозга только в течение нескольких часов. Метаболизм и использование глюкозы из других органов, таких как мышцы, или распад тканей не являются жизнеспособным долгосрочным решением для поддержки развития роста. Интересно, что новорожденные при рождении находятся в состоянии постоянного легкого кетоза (0.1–0,5 мМ β-гидроксибутират), который не зависит от статуса питания или гипогликемии [75]. Более того, усвоение КБ мозгом у младенцев и детей в 4–5 раз быстрее, чем у взрослых, что означает, что метаболизм младенцев и детей запрограммирован на активное производство КБ в результате β-окисления печени, и что мозг зависит от КБ для поддержания своего метаболизма. метаболические и анаболические потребности. Действительно, было подсчитано, что КБ могут быть способны восполнить до двух третей потребности мозга в энергии при низкой доступности глюкозы [17].

В настоящее время признано, что жирные кислоты, особенно жирные кислоты со средней длиной цепи (СЦЖК), которые составляют до 10–20% жирных кислот, содержащихся в грудном молоке, являются одним из основных субстратов, используемых для производства SCFA и поддержания устойчивого кетоза. у младенцев [72]. СЦЖК либо напрямую превращаются в КБ в результате β-окисления в печени, которые будут поглощены мозгом, либо они могут накапливаться в жировых тканях и могут использоваться позже для поддержания энергетических потребностей во время периода голодания (рис. 3, 4). .Более того, по оценкам, грудное молоко содержит около 15–17% SCFAs, которые обладают высокой кетогенной активностью и могут немедленно поддерживать энергию мозга и анаболические потребности [72, 76, 77]. Интересно, что отложение жира в организме во время развития уникально для человека; плод человека начинает накапливать жир в подкожной жировой ткани в середине беременности и имеет 500–600 г подкожного жира при рождении, в то время как у большинства млекопитающих количество жировой ткани очень ограничено и, следовательно, не может накапливаться либо MCFA, либо SCFAs [ 17].

Рис. 3.

Сравнение абсорбции среднецепочечных жирных кислот (MCFA) и длинноцепочечных жирных кислот (LCFA). СЦЖК быстро всасываются из кишечника и напрямую попадают в печень через воротную вену. LCFA сначала интегрируются в хиломикроны и в первую очередь абсорбируются через лимфатическую систему, прежде чем попасть в органы-мишени, включая печень, из периферического кровообращения. В печени MCFA и LCFA превращаются в кетоновые тела (KB) (см. Рис. 4), которые затем высвобождаются в периферическое кровообращение, прежде чем попасть в мозг через BBB.Затем КБ преобразуются в ацетил-КоА, который метаболизируется с образованием холестерина в гладком эндоплазматическом ретикулуме или энергии в форме АТФ через цикл TCA. Рисунок был изменен из [75].

Рис. 4.

Синтез кетоновых тел. Жирные кислоты превращаются в ацетил-КоА посредством β-окисления. Затем ацетил-КоА может либо войти в цикл TCA, чтобы генерировать АТФ, либо 2 молекулы ацетил-КоА конденсируются в ацетоацетил-КоА. Затем ацетоацетил-КоА используется для получения ацетоацетата, который можно использовать для производства ацетона или D-β-гидроксибутирата.Рисунок заимствован из [17].

Каковы основные преимущества использования КБ в процессе разработки для мозга? Во-первых, SCFA либо сразу же доступны через молоко, либо MCFA, хранящиеся в подкожной жировой ткани, могут быть мобилизованы и метаболизированы до KB. Во-вторых, использование КБ в качестве альтернативного источника энергии сохраняет использование глюкозы для дополнительных ключевых метаболических путей, таких как PPP, как описано ранее. В-третьих, КБ являются не только высокоэнергетическим субстратом, но также используются в качестве анаболических метаболитов.Например, холестерин является основным источником углерода для синтеза холестерина, который составляет 20% от общего количества липидов мозга. Холестерин не только необходим для правильного построения клеточной мембраны, но также важен для миелинизации аксонов [78, 79]. Наконец, образование KB из MCFA и SCFA происходит очень быстро по сравнению с другими жирными кислотами, поскольку они напрямую достигают печени через воротную вену, минуя лимфатическую систему, и β-окисляются в митохондрии без обычной активации фермента. карнитин-пальмитоилтрансфераза (рис.3).

Таким образом, в отличие от мозга взрослого человека, похоже, что КБ необходимы для развития и созревания мозга, поскольку они являются не только важным источником энергии, дополняющим глюкозу для полного удовлетворения метаболических потребностей мозга, но также, как и глюкоза, для поддержки анаболические потребности, связанные с пролиферацией, ростом и созреванием клеток.

Заключение

От зачатия до третьего года жизни размер мозга резко увеличивается, что приводит к формированию и расширению нейронных сетей, которые в конечном итоге будут реорганизованы и видоизменены в соответствии с различными генетическими факторами и факторами окружающей среды [3].Среди последних питание важно для оптимального развития мозга, поскольку оно обеспечивает глюкозу, КБ и кетогенные жирные кислоты, которые являются основными метаболическими субстратами мозга во время его развития и созревания. Аэробный гликолиз и биосинтез макромолекул из глюкозы, по-видимому, особенно важны для поддержки установления и поддержания синаптической пластичности, связанной с высшими когнитивными функциями. Следовательно, использование КБ может быть использовано для «освобождения» глюкозы для аэробного гликолиза, одновременно поддерживая потребность в энергии для синаптической передачи.Кроме того, KB также необходимы для синтеза определенных макромолекул, таких как холестерин, как обсуждалось ранее. Тем не менее, остается много вопросов: во-первых, до сих пор неизвестно, какие внутренние и внешние факторы запускают аэробный гликолиз и окислительное фосфорилирование в головном мозге, в зависимости от стадии его развития; во-вторых, не совсем понятно, как регулируется баланс между использованием глюкозы и КБ в качестве энергетических и анаболических субстратов. Поэтому крайне важно выяснить генетические, метаболические и физиологические процессы во время развития мозга, которые диктуют изменения метаболизма мозга.Такие питательные вещества обычно содержатся в сложных пищевых матрицах, таких как грудное молоко. Полное понимание того, как определенные питательные вещества, особенно в контексте приема пищи, взаимодействуют друг с другом и влияют на метаболизм мозга (см. Главу в этом выпуске, посвященную основным питательным веществам для раннего развития мозга: «Питательные факторы в развитии мозга плода и младенца» Читама) поможет нам лучше определить минимальные требования для его поддержки и развития мозга.

Заявление о раскрытии информации

P.С. является сотрудником Société des Produits Nestlé SA, и написание этой статьи было поддержано Институтом питания Nestlé. Автор не заявляет о других конфликтах интересов.

Список литературы

  1. Knickmeyer RC, Gouttard S, Kang C, Evans D, Wilber K, Smith JK и др.Структурное МРТ-исследование развития мозга человека от рождения до 2 лет. J Neurosci. 2008 ноябрь; 28 (47): 12176–82.

  2. Cunnane SC, Harbige LS, Crawford MA. Важность снабжения энергией и питательными веществами в эволюции человеческого мозга. Nutr Health. 1993. 9 (3): 219–35.

  3. Гойал М.С., Яннотти Л.Л., Райхле М.Э.Питание мозга: подход к продолжительности жизни. Annu Rev Nutr. 2018 август; 38 (1): 381–99.

  4. Лафлин С.Б., Сейновски Т.Дж. Связь в нейронных сетях. Наука. 2003 сентябрь; 301 (5641): 1870–4.

  5. Паскуаль-Леоне А, Амеди А, Фрегни Ф., Мерабет Л.Б.Пластиковая кора головного мозга человека. Annu Rev Neurosci. 2005. 28 (1): 377–401.

  6. Вонг А.Д., Е М., Леви А.Ф., Ротштейн Д.Д., Берглес Д.Е., Сирсон ПК. Гематоэнцефалический барьер: инженерная перспектива. Фронт Neuroeng. 2013 август; 6: 7.

  7. Силберейс Дж. К., Почаредди С., Чжу Ю., Ли М., Сестан Н.Клеточные и молекулярные пейзажи развивающейся центральной нервной системы человека. Нейрон. 2016, январь; 89 (2): 248–68.

  8. Соколов Л. Энергетика функциональной активации нервных тканей. Neurochem Res. 1999 Февраль; 24 (2): 321–9.

  9. Райхле М.Э., Минтун М.А.Работа мозга и визуализация мозга. Annu Rev Neurosci. 2006. 29 (1): 449–76.

  10. Норк JW, Blumenschine RJ, Адамс ДБ. Отношение центральной нервной системы к метаболизму тела у позвоночных: его постоянство и функциональная основа. Am J Physiol. 1981 сентябрь; 241 (3): R203–12.

  11. Доббинг Дж., Сэндс Дж.Количественный рост и развитие человеческого мозга. Arch Dis Child. 1973 Октябрь; 48 (10): 757–67.

  12. Гоял М.С., Венкатеш С., Милбрандт Дж., Гордон Дж. И., Райхле М.Э. Питание мозга и воспитание ума: связь питания и микробиоты кишечника с развитием мозга. Proc Natl Acad Sci USA.2015 ноя; 112 (46): 14105–12.

  13. Маттей Д., Пьетробелли А. Микроэлементы и развитие мозга. Curr Nutr Rep., Июнь 2019; 8 (2): 99–107.

  14. Чжэн Л., Флит М., Джуффрида Ф., О’Нил Б.В., Шнайдер Н.Диетические полярные липиды и когнитивное развитие: обзорный обзор. Adv Nutr. 2019 ноя; 10 (6): 1163–76.

  15. Магистретти П.Дж., Алламан И. Клеточная перспектива энергетического метаболизма мозга и функциональной визуализации. Нейрон. 2015 Май; 86 (4): 883–901.

  16. Cunnane S, Nugent S, Roy M, Courchesne-Loyer A, Croteau E, Tremblay S и др.Мозговый топливный обмен, старение и болезнь Альцгеймера. Питание. 2011 Янв; 27 (1): 3–20.

  17. Cunnane SC, Crawford MA. Энергетические и пищевые ограничения на развитие младенческого мозга: последствия для расширения мозга во время эволюции человека. J Hum Evol. 2014 декабрь; 77: 88–98.

  18. Бауэрнфейнд А.Л., Бэббит СС.Присвоение глюкозы в процессе развития нервной системы приматов. J Hum Evol. 2014 декабрь; 77: 132–40.

  19. Бауэрнфейнд А.Л., Баркс С.К., Дука Т., Гроссман Л.И., Хоф ПР, Шервуд СС. Аэробный гликолиз в головном мозге приматов: пересмотр последствий для роста и поддержания здоровья. Функция структуры мозга.Июль 2014 г .; 219 (4): 1149–67.

  20. Goyal MS, Hawrylycz M, Miller JA, Snyder AZ, Raichle ME. Аэробный гликолиз в головном мозге человека связан с развитием и экспрессией неотенозных генов. Cell Metab. 2014 Янв; 19 (1): 49–57.

  21. Варбург О, Ветер Ф, Негелейн Э.Метаболизм опухолей в организме. J Gen Physiol. 1927 Март; 8 (6): 519–30.

  22. Стайлз Дж., Джерниган Т.Л. Основы развития мозга. Neuropsychol Rev.2010 Декабрь; 20 (4): 327–48.

  23. Puchalska P, Crawford PA.Многомерные роли кетоновых тел в топливном метаболизме, передаче сигналов и терапии. Cell Metab. 2017 Февраль; 25 (2): 262–84.

  24. Ньюман Дж. К., Вердин Э. β-гидроксибутират: гораздо больше, чем метаболит. Диабет Res Clin Pract. 2014 ноябрь; 106 (2): 173–81.

  25. Ньюман Дж. К., Вердин Э.Кетоновые тела как сигнальные метаболиты. Trends Endocrinol Metab. 2014 Янв; 25 (1): 42–52.

  26. Cusick SE, Georgieff MK. Роль питания в развитии мозга: золотая возможность «первых 1000 дней». J Pediatr. 2016 август; 175: 16–21.

  27. Эльсайед М., Магистретти П.Дж.Новый взгляд на психические заболевания: участие глии вне клея. Front Cell Neurosci. 2015 Декабрь; 9: 468.

  28. Алламан I, Беланжер М., Магистретти П.Дж. Метаболические отношения астроцитов и нейронов: к лучшему и к худшему. Trends Neurosci. 2011 Февраль; 34 (2): 76–87.

  29. Пургер Д., Гибсон Э.М., Монье М.Пластичность миелина в центральной нервной системе. Нейрофармакология. 2016 ноя; 110 (Pt B): 563–573.

  30. Thion MS, Ginhoux F, Garel S. Microglia и раннее развитие мозга: интимное путешествие. Наука. Октябрь 2018; 362 (6411): 185–9.

  31. Менасса Д.А., Гомес-Никола Д.Динамика микроглии в процессе развития мозга человека. Фронт Иммунол. 2018 Май; 9: 1014.

  32. Ленц К.М., Нельсон Л.Х. Микроглия и за ее пределами: врожденные иммунные клетки как регуляторы развития мозга и поведенческой функции. Фронт Иммунол. 2018 Апрель; 9: 698.

  33. Зечевич Н.Синаптогенез в слое I коры головного мозга человека в первой половине беременности. Cereb Cortex. 1998 апрель-май; 8 (3): 245–52.

  34. Huttenlocher PR, Dabholkar AS. Региональные различия синаптогенеза в коре головного мозга человека. J Comp Neurol. 1997 Октябрь; 387 (2): 167–78.

  35. Хаттенлохер Дж., Левин С., Вевеа Дж.Вклад окружающей среды и когнитивный рост: исследование с использованием сравнения периодов времени. Child Dev. 1998 август; 69 (4): 1012–29.

  36. Ракич П., Буржуа Дж. П., Экенхофф М. Ф., Зечевич Н., Гольдман-Ракич П. С.. Одновременное перепроизводство синапсов в различных областях коры головного мозга приматов.Наука. 1986 апр; 232 (4747): 232–5.

  37. Hensch TK. Регулирование критического периода. Annu Rev Neurosci. 2004. 27 (1): 549–79.

  38. Bruchhage MM, Ngo GC, Schneider N, D’Sa V, Deoni SC.Функциональная взаимосвязь коррелирует с когнитивным развитием младенцев и детей раннего возраста. Функция структуры мозга. 2020 Март; 225 (2): 669–81.

  39. Зигенталер Дж. А., Сохет Ф., Данеман Р. «Закрытие ЦНС»: клеточная и молекулярная регуляция генезиса гематоэнцефалического барьера. Curr Opin Neurobiol.2013 декабрь; 23 (6): 1057–64.

  40. Хаддад-Товолли Р., Драгано Н. Р., Рамальо А. Ф., Веллосо Л. А.. Развитие и функция гематоэнцефалического барьера в контексте метаболического контроля. Front Neurosci. 2017 Апрель; 11: 224.

  41. Fossan G, Cavanagh ME, Evans CA, Malinowska DH, Møllgård K, Reynolds ML, et al.Проницаемость CSF-мозга у незрелого плода овцы: CSF-мозговой барьер. Brain Res. 1985 февраль; 350 (1-2): 113–24.

  42. Марин-Падилья М, Кнопман Д.С. Аспекты развития внутримозгового микрососудов и периваскулярных пространств: понимание реакции мозга на болезни позднего возраста.J Neuropathol Exp Neurol. 2011 декабрь; 70 (12): 1060–9.

  43. Гоял М.С., Райхле М.Э. Моделирование корковой синаптической плотности человека на основе экспрессии генов. Proc Natl Acad Sci USA. 2013 Апрель; 110 (16): 6571–6.

  44. Бордоне М.П., ​​Салман М.М., Титус Х.Э., Амини Э., Андерсен Дж. В., Чакраборти Б. и др.Энергетический мозг — отзыв студентов студентам. J Neurochem. 2019 Октябрь; 151 (2): 139–65.

  45. Herculano-Houzel S. Масштабирование метаболизма мозга с фиксированным энергетическим балансом на нейрон: последствия для нейрональной активности, пластичности и эволюции. PLoS One. 2011 Март; 6 (3): e17514.
  46. Харрис Дж. Дж., Джоливет Р., Аттуэлл Д. Использование и поставка синаптической энергии. Нейрон. 2012 сентябрь; 75 (5): 762–77.

  47. Хайдер Ф., Херман П., Бейли С.Дж., Мёллер А., Глобинский Р., Фулбрайт Р.К. и др.Равномерное распределение окисления глюкозы и экстракции кислорода в сером веществе нормального мозга человека: нет доказательств региональных различий аэробного гликолиза. J Cereb Blood Flow Metab. 2016 Май; 36 (5): 903–16.

  48. Alle H, Roth A, Geiger JR. Энергоэффективные потенциалы действия в замшелых волокнах гиппокампа.Наука. 2009 сентябрь; 325 (5946): 1405–8.

  49. Magistretti PJ. Метаболическая связь и пластичность нейронов и глии. Exp Physiol. 2011 Апрель; 96 (4): 407–10.

  50. Шэн М., Ким Э.Постсинаптическая организация синапсов. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 декабрь; 3 (12): a005678.

  51. Хольтмаат А., Свобода К. Опытно-зависимая структурная синаптическая пластичность в мозге млекопитающих. Nat Rev Neurosci. 2009 Сен; 10 (9): 647–58.

  52. Magistretti PJ, Pellerin L; Астроциты связывают синаптическую активность с использованием глюкозы в головном мозге.Астроциты связывают синаптическую активность с использованием глюкозы в головном мозге. Новости Physiol Sci. 1999 Октябрь; 14 (5): 177–82.

  53. Деони С., Дин Д. 3-й, Джоэлсон С., О’Реган Дж., Шнайдер Н. Раннее питание влияет на миелинизацию развития и познавательные способности у младенцев и детей младшего возраста. Нейроизображение.2018 сентябрь; 178: 649–59.

  54. Чугани ХТ. Критический период развития мозга: исследования утилизации церебральной глюкозы с помощью ПЭТ. Предыдущая Мед. Март-апрель 1998 г., 27 (2): 184–8.

  55. Чугани ХТ.Позитронно-эмиссионная томография: принципы и применение в педиатрии. Мид Джонсон Symp Perinat Dev Med. 1987; (25): 15–8.

  56. Гоял М.С., Райхле М.Э. Потребности развивающегося человеческого мозга в глюкозе. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2018 июн; 66 Приложение 3: S46–9.

  57. Коппенол WH, Bounds PL, Dang CV.Вклад Отто Варбурга в современные концепции метаболизма рака. Нат Рев Рак. 2011 Май; 11 (5): 325–37.

  58. Magistretti PJ. Синаптическая пластичность и эффект Варбурга. Cell Metab. 2014 Янв; 19 (1): 4–5.

  59. Сегарра-Мондехар М., Каселлас-Диас С., Рамиро-Парета М., Мюллер-Санчес С., Марторель-Риера А., Хермело I и др.Гликолиз, индуцированный синаптической активностью, способствует обеспечению мембранными липидами и разрастанию нейритов. EMBO J. 2018 May; 37 (9): e97368.

  60. Делла-Флора Нунес Г., Мюллер Л., Сильвестри Н., Патель М.С., Врабец Л., Фелтри М.Л. и др. Производство ацетил-КоА из пирувата не является необходимым для сохранения миелина.Глия. 2017 Октябрь; 65 (10): 1626–39.

  61. Санчес-Абарка Л.И., Табернеро А., Медина Ю.М. Олигодендроциты используют лактат как источник энергии и как предшественник липидов. Глия. 2001 декабрь; 36 (3): 321–9.

  62. Ринхольм Дж. Э., Гамильтон Н. Б., Кессарис Н., Ричардсон В. Д., Бергерсен Л. Х., Аттуэлл Д.Регулирование развития олигодендроцитов и миелинизации глюкозой и лактатом. J Neurosci. 2011 Янв; 31 (2): 538–48.

  63. Магистретти П.Дж., Пеллерин Л., Ротман Д.Л., Шульман Р.Г. Энергия по запросу. Наука. 1999, январь, 283 (5401): 496–7.

  64. Аттвелл Д., Лафлин С.Б.Энергетический баланс для передачи сигналов в сером веществе мозга. J Cereb Blood Flow Metab. 2001 Октябрь; 21 (10): 1133–45.

  65. Адам PA, Räihä N, Rahiala EL, Kekomäki M. Окисление глюкозы и D-B-OH-бутирата ранним мозгом плода человека. Acta Paediatr Scand. 1975, январь, 64 (1): 17–24.
  66. Альтман Д.И., Перлман Дж. М., Вольпе Дж. Дж., Пауэрс В. Дж. Церебральный кислородный обмен у новорожденных. Педиатрия. Июль 1993 г ​​.; 92 (1): 99–104.

  67. Йоксалл CW, Вайндлинг AM.Измерение потребления кислорода головным мозгом новорожденного человека с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области: потребление кислорода головным мозгом увеличивается с увеличением гестационного возраста. Pediatr Res. 1998 сентябрь; 44 (3): 283–90.

  68. Вайшнави С.Н., Власенко А.Г., Рандл М.М., Снайдер А.З., Минтун М.А., Райхле М.Э.Региональный аэробный гликолиз в головном мозге человека. Proc Natl Acad Sci USA. Октябрь 2010 г.; 107 (41): 17757–62.

  69. Блейзи Т., Снайдер А.З., Су И, Гоял М.С., Ли Дж.Дж., Власенко А.Г. и др. Количественная позитронно-эмиссионная томография выявляет региональные различия в аэробном гликолизе в мозгу человека.J Cereb Blood Flow Metab. 2019 Октябрь; 39 (10): 2096–102.

  70. Achanta LB, Rae CD. β-гидроксибутират в мозге: одна молекула, несколько механизмов. Neurochem Res. 2017 Янв; 42 (1): 35–49.

  71. Нелиг А., Перейра де Васконселос А.Утилизация глюкозы и кетоновых тел мозгом новорожденных крыс. Prog Neurobiol. 1993 Февраль; 40 (2): 163–221.

  72. Cunnane SC, Courchesne-Loyer A, Vandenberghe C, St-Pierre V, Fortier M, Hennebelle M и др. Могут ли кетоны помочь восстановить запасы топлива в мозгу в более позднем возрасте? Последствия для когнитивного здоровья во время старения и лечения болезни Альцгеймера.Front Mol Neurosci. 2016 Июль; 9:53.

  73. Cunnane SC, Schneider JA, Tangney C, Tremblay-Mercier J, Fortier M, Bennett DA, et al. Профили жирных кислот в плазме и головном мозге при легких когнитивных нарушениях и болезни Альцгеймера. J. Alzheimers Dis. 2012. 29 (3): 691–7.

  74. Ересинская М, Чериан С, Сильвер ИА.Энергетический обмен в мозге млекопитающих в процессе развития. Prog Neurobiol. 2004, август; 73 (6): 397–445.

  75. Cunnane SC, Courchesne-Loyer A, St-Pierre V, Vandenberghe C, Pierotti T, Fortier M и др. Могут ли кетоны компенсировать ухудшение усвоения глюкозы мозгом во время старения? Значение для риска и лечения болезни Альцгеймера.Ann N Y Acad Sci. 2016 Март; 1367 (1): 12–20.

  76. Sarda P, Lepage G, Roy CC, Chessex P. Хранение среднецепочечных триглицеридов в жировой ткани перорально вскармливаемых младенцев. Am J Clin Nutr. 1987 февраль; 45 (2): 399–405.

  77. Колецко Б., Деммельмайр Х., Соча П.Нутритивная поддержка младенцев и детей: поступление и метаболизм липидов. Baillieres Clin Gastroenterol. 1998 декабрь; 12 (4): 671–96.

  78. Пиомелли Д., Астарита Г., Рапака Р. Руководство нейробиолога по липидомике. Nat Rev Neurosci. 2007 Октябрь; 8 (10): 743–54.

  79. Копер Дж. В., Лопес-Кардозо М, Ван Голд Л. М..Предпочтительное использование кетоновых тел для синтеза миелинового холестерина in vivo. Biochim Biophys Acta. 1981 декабрь; 666 (3): 411–7.


Автор Контакты

Паскаль Штайнер

Société des Produits Nestlé SA, Nestlé Research

Департамент здоровья мозга, Route du Jorat 57

CH – 1000 Лозанна (Швейцария)

паскаль[email protected]


Подробности статьи / публикации

Предварительный просмотр первой страницы

Поступила: 8 марта 2020 г.
Дата принятия: 16 марта 2020 г.
Опубликована онлайн: 19 июня 2020 г.
Дата выпуска: июнь 2020

Количество страниц для печати: 11
Количество рисунков: 4
Количество столов: 0

ISSN: 0250-6807 (печатный)
eISSN: 1421-9697 (онлайн)

Для дополнительной информации: https: // www.karger.com/ANM


Авторские права / Дозировка препарата / Заявление об ограничении ответственности

Авторские права: Все права защищены. Никакая часть данной публикации не может быть переведена на другие языки, воспроизведена или использована в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись, микрокопирование или с помощью какой-либо системы хранения и поиска информации, без письменного разрешения издателя. .
Дозировка лекарства: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор и дозировка лекарства, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации.Однако ввиду продолжающихся исследований, изменений в правительственных постановлениях и постоянного потока информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на них, читателю настоятельно рекомендуется проверять листок-вкладыш для каждого препарата на предмет любых изменений показаний и дозировки, а также дополнительных предупреждений. и меры предосторожности. Это особенно важно, когда рекомендованным агентом является новое и / или редко применяемое лекарство.
Отказ от ответственности: утверждения, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и соавторам, а не издателям и редакторам.Появление в публикации рекламы и / или ссылок на продукты не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности. Издатель и редактор (-ы) не несут ответственности за любой ущерб, причиненный людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в контенте или рекламе.

Важность пищевых углеводов в эволюции человека — ScienceDaily

Понимание того, как и почему мы развили такой большой мозг, — одна из самых загадочных проблем в изучении эволюции человека.Широко признано, что увеличение размера мозга частично связано с изменениями в рационе питания за последние 3 миллиона лет, а увеличение потребления мяса и развитие кулинарии привлекли особое внимание научного сообщества. В новом исследовании, опубликованном в The Quarterly Review of Biology , доктор Карен Харди и ее команда объединили археологические, антропологические, генетические, физиологические и анатомические данные, чтобы доказать, что потребление углеводов, особенно в форме крахмала, имеет решающее значение для ускорило расширение человеческого мозга за последний миллион лет и одновременно эволюционировало как с изменением числа копий генов амилазы слюны, так и с контролируемым использованием огня для приготовления пищи.

В связи с глобальным ростом ожирения и связанных с питанием метаболических заболеваний, возрос интерес к диетам предков или « палеолитическим » рационам, не в последнюю очередь потому, что — в первом приближении — физиология человека должна быть оптимизирована с учетом профиля питания, который мы наблюдали в наша эволюция. До сих пор большое внимание уделялось роли животного белка и приготовления пищи в развитии человеческого мозга в течение последних 2 миллионов лет, и важность углеводов, особенно в виде богатой крахмалом растительной пищи, была в значительной степени игнорируется.

Команда

Харди выделяет следующие наблюдения, чтобы обосновать важность пищевых углеводов для эволюции современных людей с большим мозгом:

    (1) Человеческий мозг использует до 25% энергетического бюджета тела и до 60% энергии. глюкоза в крови. Хотя синтез глюкозы из других источников возможен, это не самый эффективный способ, и эти высокие потребности в глюкозе вряд ли будут удовлетворены на низкоуглеводной диете;

    (2) Беременность и лактация человека предъявляют дополнительные требования к бюджету глюкозы в организме, а низкий уровень глюкозы в крови матери ставит под угрозу здоровье как матери, так и ее потомства;

    (3) Крахмалы были бы легко доступны для древних человеческих популяций в форме клубней, а также в семенах, некоторых фруктах и ​​орехах;

    (4) В то время как сырые крахмалы часто плохо перевариваются людьми, при приготовлении они теряют свою кристаллическую структуру и становятся намного легче перевариваемыми;

    (5) Гены амилазы слюны обычно присутствуют во многих копиях (в среднем ~ 6) у людей, но только в 2 копиях у других приматов.Это увеличивает количество вырабатываемой слюнной амилазы и, таким образом, увеличивает способность переваривать крахмал. Точная дата размножения генов амилазы слюны остается неопределенной, но генетические данные свидетельствуют о том, что это было в какой-то момент в течение последнего миллиона лет.

Харди предполагает, что после того, как кулинария стала широко распространенной, совместная эволюция кулинарии и более высокое число копий генов амилазы слюны (и, возможно, панкреатической амилазы) увеличили доступность предварительно образованной пищевой глюкозы для мозга и плода, что, в свою очередь, , позволила ускорить увеличение размера мозга, которое произошло примерно 800000 лет назад.

Употребление мяса могло дать толчок развитию большого мозга, но приготовленные крахмалистые продукты вместе с большим количеством генов амилазы слюны сделали нас еще умнее.

История Источник:

Материалы предоставлены издательством University of Chicago Press Journals . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

USDA ARS Online Magazine Vol. 55, № 7

Впервые в серии:
Питание и работа мозга
Пища для старения

Показатели способности фруктов к поглощению радикалов кислорода (ORAC) различаются.В этом миксе фруктов самая высокая оценка ORAC для черники, за которой следуют (по порядку) оценка для черной сливы, ежевики, малины, клубники, черешни, авокадо, апельсина пупка и красного винограда.
(D833-1)

Ученые знают, что определенные питательные вещества и другие ключевые химические соединения необходимы для функционирования человеческого мозга. Серьезный дефицит некоторых из них, таких как витамин B12 и железо, может привести к нарушению когнитивных функций из-за неврологических или нервных осложнений.

Познание можно определить как способность использовать информацию от простого к сложному для решения повседневных задач.

Итак, может ли внимательное отношение к диете помочь защитить стареющий мозг от проблем с сигналами нервных клеток, участвующими в памяти и познании? Четкий ответ может сильно повлиять на 77 миллионов бэби-бумеров, которым грозит пенсия. Их независимость, качество жизни и даже экономический статус во многом будут определяться их способностью передавать информационные сигналы по мере старения.

При исследовании связи между питанием и мозгом используются новые технологии, например, те, которые делают изображения мозга или фактически подсчитывают отдельные клетки мозга. Поведенческие тесты, которые измеряют двигательные и когнитивные навыки или их отсутствие, также дают представление. Тем не менее, наука о питании и функциях мозга относительно нова и постоянно развивается.

Ученые Службы сельскохозяйственных исследований в нескольких местах по всей стране вносят свой вклад в растущее количество исследований, изучающих влияние диеты и питания на мозг и его функции на протяжении всей жизни.

Биохимик Донна Белински готовит образцы тканей млекопитающих для поиска образования новых нейронов или нейрогенеза.
(D835-1)

Повышение нейронной функции

Миллиарды нейронов мозга «разговаривают» друг с другом через химические нейротрансмиттеры, которые передают сигналы через нейронные пути. Эти химические переносчики, в том числе норэпинефрин, серотонин и дофамин, являются ключевыми для передачи сигналов.

Хотя люди естественным образом теряют клетки мозга на протяжении всей своей жизни, процесс гибели нейронов не обязательно ускоряется с возрастом. «Есть много индивидуальных различий, — говорит нейробиолог из ARS Джеймс Джозеф. «Потеря умственной активности может быть не столько из-за потери клеток мозга, сколько из-за неспособности клеток эффективно общаться».

Джозеф возглавляет лабораторию неврологии в Исследовательском центре питания человека Министерства сельского хозяйства США по проблемам старения имени Жана Майера (HNRCA) в Университете Тафтса в Бостоне.Там исследователи изучают благотворное влияние определенных диетических растительных соединений, чтобы узнать, как они влияют на работу мозга.

«Витамины и минералы в растительной пище содержат защитные антиоксиданты», — говорит Джозеф. «Но фрукты, овощи, орехи, семена и злаки содержат тысячи других типов соединений, которые вносят значительный вклад в общее потребление антиоксидантов с пищей.

«Частичная мера антиоксидантного эффекта называется« ORAC », что означает способность абсорбировать радикалы кислорода.Оценки ORAC теперь отображаются в диаграммах и на некоторых упаковках продуктов питания и напитков. Они могут быть полезны при выборе продуктов, которые нужно включить в свой рацион ».

Возможно, нет лучшего места для измерения силы антиоксидантов, чем между мельчайшими связями нервных клеток.

Оценка ORAC (способность поглощения радикалов кислорода) овощей варьируется от растения к растению.
(D832-1)

Противостояние давней догме

Восемь лет назад Джозеф и его коллеги начали публиковать серию исследований, проведенных на грызунах, которые пролили свет на взаимосвязь между различными диетами и механизмами когнитивных потерь в определенных областях стареющего мозга.

Многие в сериале являются новаторскими, поскольку они бросают вызов давно принятому мнению о том, что центральная нервная система, включая мозг, не способна к самовосстановлению. Другие опубликованные исследования в этой серии подтверждают аналогичные результаты, основанные на исследованиях мозга приматов и человека в Институте биологических исследований Солка, Сан-Диего, Калифорния. Ученые там, используя новые технологии, оспорили идею о том, что мозг не производит новые нейроны — процесс, называемый «нейрогенез», — до старости: это происходит, но гораздо более медленными темпами.

Одно из первых исследований Джозефа, опубликованное в Journal of Neuroscience, показало защитный эффект употребления антиоксидантов. Подопытных крыс от взрослого до среднего возраста кормили витамином Е, экстрактами клубники или шпината, все с одинаковыми значениями ORAC. Животные, получавшие диету с высоким содержанием антиоксидантов, не испытывали возрастной потери когнитивных способностей, наблюдаемой у контрольных крыс, получавших стандартную пищу.

Фрукты, подвергнутые сублимационной сушке техническим специалистом Джоном МакИвеном для использования в экспериментальных диетах.
(K8354-1)

Более позднее исследование, также опубликованное в журнале Journal of Neuroscience, показало отмену функциональной потери у крыс на специальных диетах. Каждой из трех групп крыс, эквивалентных по возрасту 63-летним людям, давали разные экстракты с высоким содержанием антиоксидантов. Контрольную группу кормили стандартной пищей. Через 8 недель — что эквивалентно примерно 10 годам у людей — измеряли уровень продуктивности крыс.

Крысы, получавшие экстракты шпината, клубники или черники, эффективно обращали вспять возрастной дефицит нейрональных и когнитивных функций.Кроме того, группа, получавшая откорм черники, намного превзошла своих сверстников при перемещении по вращающемуся стержню, чтобы проверить равновесие и координацию.

«Несмотря на свой статус« пожилых людей », эти крысы показали замечательную выносливость в тестах нейромоторных функций», — говорит психолог и соавтор Барбара Шукитт-Хейл, также из лаборатории нейробиологии.

Исследование ткани мозга крыс, получавших чернику, показало гораздо более высокие уровни дофамина, чем в других группах. Дофамин выполняет множество функций в головном мозге.В частности, это может повлиять на то, как мозг контролирует движения.

«Мы подозревали, что комбинированная антиоксидантная активность соединений в экстракте черники может снизить количество воспалительных соединений в мозге этих старых животных», — говорит Джозеф. «Воспаление обычно способствует нейрональной и поведенческой недостаточности во время старения».

Испытания с тех пор показали, что соединения черники проникают через гематоэнцефалический барьер и локализуются в тканях мозга грызунов.

Биолог Дерек Фишер (слева) и физиолог Джим Джозеф наблюдают за первичными нейронами гиппокампа с помощью флуоресцентной микроскопии и визуализации кальция в реальном времени, чтобы определить влияние лечения полифенолами черники на защиту от окислительного и воспалительного стресса.
(D834-1)

Hard News: Brain Plaques

Позже исследователи лаборатории опубликовали исследование модели болезни Альцгеймера в журнале Nutritional Neuroscience . Они изучили мышей с генетической мутацией, способствующей увеличению количества бета-амилоида, фрагмента белка, обнаруженного в характерной нейритной бляшке, или «затвердевания мозга», наблюдаемого при болезни Альцгеймера.

Хотя точная причина болезни Альцгеймера до конца не изучена, эксперты недавно идентифицировали один механизм, связанный с недостаточным расщеплением и рециркуляцией амилоидного белка в головном мозге.Этот механизм является как генетическим, так и физиологическим. У этих людей обычно безвредный амилоидный белок превращается в фрагменты бета-амилоида, которые накапливаются в головном мозге в виде бляшек, а не подвергаются вторичной переработке клеток. Это действие приводит к гибели клеток и ослаблению нейронной связи.

В исследовании на мышах, начиная с возраста 4 месяцев — в раннем взрослом возрасте — половина группы с бляшками головного мозга получала диету, которая включала экстракт черники в течение 8 месяцев. Другая половина получала стандартный корм для крыс, как и контрольная группа мышей, не несущих мутации амилоидных бляшек.

В 12 месяцев — в раннем среднем возрасте — все группы были протестированы на предмет их успешности в лабиринте.

Фрукты и овощи с высоким содержанием антиоксидантов играют важную роль в работе мозга. Здесь покупатель выбирает ягоды и другие фрукты по их значению ORAC (способность абсорбировать кислородные радикалы).
(D847-1)

Мыши с бляшками на головном мозге, которым давали экстракт черники, показали себя так же, как и здоровые контрольные мыши, и показали гораздо лучшие результаты, чем их сверстники с бляшками, получавшие стандартную пищу.

Исследование головного мозга мышей, получавших чернику и корм, после смерти, не выявило разницы в количестве бляшек в головном мозге в обеих группах. «Бляшки, вызванные бета-амилоидом, — это только один аспект болезни Альцгеймера», — говорит Джозеф. «Но тот факт, что мы наблюдали разницу в поведении, вызванную диетой, несмотря на сходство плотности налета в обеих этих группах животных, является значительным».

Команда обнаружила повышенную активность семейства ферментов, называемых «киназами», в мозге мышей с амилоидными бляшками, которым давали экстракт черники.В частности, обнаружены две киназы, ERK и PKC, которые играют важную роль в опосредовании когнитивных функций, таких как преобразование кратковременной памяти в долговременную.

«Эти молекулы киназ участвуют в сигнальных путях обучения и памяти», — говорит Джозеф. «Возможно, повышенная активность киназы в мозге, покрытом бляшками, у мышей, получавших чернику, усиливала передачу сигналов в определенных рецепторах».

Рождаются клетки мозга

В другом исследовании HNRCA на крысах изучалась способность пожилого мозга к физиологическим изменениям — состояние, которое ученые называют «нейрональной пластичностью».В дополнение к делению и дифференцировке клеток, или «назначению миссии», ткань мозга претерпевает множество других изменений в процессе старения.

Например, у новорожденного вырастают миллиарды нервных клеток, впитывая информацию из окружающей среды. Но более низкие уровни роста синапсов продолжаются волнообразно на протяжении всей жизни. Малоиспользуемые синапсы удаляются, в то время как другие укрепляются в процессе своего рода отсечения нейронов.

Механизмы восстановления включают нейронные иммунные клетки, называемые «микроглией», которые стремятся излечить и защитить поврежденную ткань мозга; ферменты, регулирующие безопасные химические уровни; и гены, которые экспрессируются в ответ на воспаление.

В исследовании пластичности нейронов изучалась физиологическая связь между питанием и контролирующей память областью гиппокампа пожилого мозга. Эта область в центре мозга важна для так называемой «рабочей» или «кратковременной» памяти. Он принимает и обрабатывает данные, а затем, при необходимости, передает их на хранение.

Нейрогенез также играет роль в формировании новых воспоминаний. Считается, что способность гиппокампа производить новые нейроны значительно снижается с возрастом. Но это исследование показало, что у старых крыс, которым в течение короткого времени давали экстракт черники, увеличился нейрогенез в области зубчатой ​​извилины гиппокампа головного мозга. Зубчатая извилина — одна из немногих областей мозга, где происходит нейрогенез.

«Мы обнаружили изменения в пролиферации нейронов у крыс, которых кормили черникой», — сказала Джемма Касадесус, бывшая аспирантка лаборатории нейробиологии, а теперь работающая в Университете Кейс Вестерн Резерв.В тестах в лабиринте старые лабораторные крысы, которых кормили черникой, показали улучшение когнитивных функций по сравнению с сверстниками, которых кормили кормом. «Была связь между размножением нейрональных клеток-предшественников и улучшением пространственной памяти», — говорит она.

Тест на обучение и память

Стандартный корм для кормления

Раннее испытание

Более позднее испытание

D836-1

D836-2

Экстракт черники кормовой

Раннее испытание

Более позднее испытание

D836-3

D836-4

Для измерения когнитивных способностей у крыс ученые ARS использовали видеоизображение бассейна, чтобы отследить маршрут, по которому крысы нашли затопленную платформу (конечную точку плавания).На этих диаграммах показаны пройденные маршруты сверху. В испытаниях крысам, которые кормили стандартным кормом, потребовалось больше времени, чтобы найти платформу, и они показали незначительный прогресс в обучении или его отсутствие. В том же водном лабиринте крысы, которых кормили экстрактом черники, быстрее научились определять местонахождение платформы.
Щелкните изображения, чтобы получить дополнительную информацию и загрузить изображения с высоким разрешением.

Исследователи еще не знают, переносятся ли когнитивные улучшения, наблюдаемые у старых крыс, получавших чернику, на человека.«Но это важный шаг в понимании способности мозга спасаться от возрастного снижения физиологических функций», — говорит Касадесус.

Теперь вы меня слышите?

Нейроны, которые не могут получать свои сообщения через сигнальные пути, похожи на сотовые телефоны, которые не могут передавать свои сигналы на другие сотовые телефоны. Почему это происходит?

По мере созревания мозга деление клеток в значительной степени ограничивается определенными областями мозга, и клетки мозга, как правило, становятся более уязвимыми для двух партнеров в преступлении: окислительного стресса и воспаления.

В организме свободные радикалы — ослабленные атомы, образующиеся во время повседневной деятельности — лишены электрона и хотят связываться с соседними биомолекулами для стабилизации. Проблема в том, что свободные радикалы, если не нейтрализованы, вызывают повреждение клеток, известное как «окислительный стресс».

Клеточные системы антиоксидантной защиты уравновешивают эти молекулы-изгои, но они не на 100% эффективны, особенно по мере созревания тела и мозга. Считается, что мозг особенно уязвим для окислительного стресса.

«При весе всего 3 фунта мозг составляет всего 2 процента от общей массы тела, но при этом он использует до половины общего количества кислорода, потребляемого телом во время умственной деятельности», — говорит Джозеф. «Фитохимические вещества вместе с необходимыми питательными веществами в продуктах питания создают своего рода коктейль, полезный для здоровья. Вполне возможно, что дальнейшие исследования в этой области укажут на режимы питания, которые эффективны для улучшения нейрональной функции ».

Воспаление, как полагают, вызвано чрезмерной активацией микроглии — нейронных иммунных клеток, упомянутых ранее.

Микроглия обычно находится в спящем состоянии, но мигрирует к месту любой травмы головного мозга. Эти часовые составляют около 20 процентов популяции клеток в определенных областях мозга.

Стремясь защитить и восстановить ткань, клетки микроглии вырабатывают и посылают сигналы молекулярного стресса, в том числе посредством защитных цитокинов, в качестве сигнала горна другим клеткам. Эти сигналы запускают каскад реакций, включая активацию генов, которые экспрессируют белки и другие химические вещества стресса, чтобы помочь очистить клеточный мусор.

Активация микроглии бета-амилоидом считается ключевым событием в прогрессировании болезни Альцгеймера. «Когда микроглия застревает в постоянной петле в ответ на накопление бляшек в головном мозге, они сами по себе становятся проблемными», — говорит Джозеф.

В этом году Фрэнсис Лау, молекулярный биолог из лаборатории неврологии, опубликовал исследование, в котором выяснялось, могут ли экстракты черники оказывать профилактическое действие на воспалительные сигналы, исходящие от активированных клеток микроглии.

Активация микроглии считается признаком воспаления в центральной нервной системе. Для этого исследования Лау использовал линию клеток микроглии грызунов, которая ранее служила моделью для изучения активации микроглии, вызванной бляшками.

Лау подвергал группы этих тестовых клеток воздействию различных уровней экстрактов черники. Затем он вызвал у клеток окислительный стресс, подвергнув их воздействию токсина — липополисахарида, который вызывает секрецию воспалительных химических веществ.

Нейровоспаление связано с экспрессией генов, которые выделяют два воспалительных фермента, iNOS и COX-2, и два цитокина, IL-1b и TNF-a.

Lau использовал ПЦР в реальном времени (полимеразную цепную реакцию), чтобы найти и измерить экспрессию генов, продуцирующих iNOS и COX-2, в культурах клеток, индуцированных стрессом. Он обнаружил, что обработка черникой значительно уменьшила это выражение.

Экстракт черники также заметно снижает секрецию двух воспалительных цитокинов. Фактически, говорит Лау, «в клетках, подвергшихся воздействию самой высокой концентрации экстракта черники, количество обнаруженного цитокина TNF-α было почти нулевым — по существу идентичным тому, что было обнаружено в контрольных клетках.”

Взгляд в будущее

В настоящее время пищевая промышленность использует ряд новых и существующих ингредиентов для выхода на развивающийся рынок здоровья мозга. Некоторые из них производят этикетки для пищевых продуктов, на которых указаны значения ORAC, например, для использования на контейнерах с фруктовыми соками и чаями, богатыми полифенолами. Однако до сих пор Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США не проводило обзора пользы для здоровья от употребления ягод.

В идеале будущие исследования в HNRCA будут включать использование новых диагностических инструментов, а также клинические испытания на людях.Например, оборудование для нейровизуализации можно использовать для мониторинга влияния различных диетических факторов на развитие бляшек в мозгу человека. Такие исследования направлены на поиск наилучших режимов питания, которые помогут взрослым сохранить свои умственные способности в процессе старения. — Розали Мэрион Блисс, информационный персонал Службы сельскохозяйственных исследований.

Это исследование является частью национальной программы ARS (№ 107) Human Nutrition, описанной в Интернете по адресу www.nps.ars.usda.gov.

Джеймс А.Джозеф работает в Исследовательском центре по проблемам старения в области питания человека USDA-ARS при Университете Тафтса, 711 Вашингтон-стрит, Бостон, Массачусетс 02111; телефон (617) 556-3178, факс (617) 556-3222.

« Питание и функции мозга » было опубликовано в августовском номере журнала «Сельскохозяйственные исследования» за 2007 год.

Мясо, приготовленная пища, необходимая для раннего развития человеческого мозга

Вегетарианская, веганская и сыроедческая диеты могут быть полезными — вероятно, гораздо более здоровыми, чем типичная американская диета.Но, согласно двум недавним независимым исследованиям, продолжать называть эти диеты «естественными» для человека с точки зрения эволюции — это немного натянуто.

Поедание мяса и приготовление пищи сделало нас людьми, как показывают исследования, позволив мозгу наших дочеловеческих предков значительно развиваться в течение нескольких миллионов лет.

Хотя это не первое подобное утверждение археологов и биологов-эволюционистов, новые исследования показывают, соответственно, что было бы биологически неправдоподобно для человека развить такой большой мозг на сырой веганской диете и на мясоеде. был решающим элементом человеческой эволюции, по крайней мере, за 1 миллион лет до зарождения человечества.

Тсс, не говори горилл

В основе этого исследования лежит понимание того, что современный человеческий мозг потребляет 20 процентов энергии тела в состоянии покоя, что вдвое больше, чем у других приматов. Мясо и приготовленная пища были необходимы, чтобы обеспечить необходимое количество калорий, чтобы накормить растущий мозг. [10 фактов о человеческом мозге, которых вы не знали]

В одном исследовании, опубликованном в прошлом месяце в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, изучались размеры мозга нескольких приматов.По большей части, более крупные тела имеют больший мозг у разных видов. Тем не менее, человеческий мозг имеет исключительно большой, богатый нейронами мозг для нашего размера тела, в то время как гориллы — в три раза более массивные, чем люди — имеют меньший мозг и в три раза меньше нейронов. Почему?

Кажется, ответ — это сырая веганская диета горилл (без животного белка), которая требует многочасового употребления в пищу только растений, чтобы обеспечить достаточно калорий для поддержания их массы.

Исследователи из Бразилии во главе с Сюзаной Херкулан-Хаузел, нейробиологом из Федерального университета Рио-де-Жанейро в Бразилии, подсчитали, что добавление нейронов в мозг приматов требует фиксированной стоимости примерно в шесть калорий на миллиард нейронов.

Чтобы у горилл развился человеческий мозг, им потребовалось бы дополнительно 733 калории в день, что потребовало бы еще двух часов кормления, пишут авторы. Горилла уже тратит до 80 процентов от 12-часового дневного рациона тропика.

Точно так же древние люди, питавшиеся только сырой растительностью, должны были жевать более девяти часов в день, чтобы потреблять достаточно калорий, подсчитали исследователи. Таким образом, сыроедение, веганское питание было бы маловероятным, учитывая опасность и другие трудности, связанные со сбором такого большого количества пищи.

Кулинария делает больше продуктов съедобными круглый год и высвобождает больше питательных веществ и калорий как из овощей, так и из мяса, сказал Геркулан-Хузель.

«Суть в том, что в наши дни, безусловно, можно выжить на исключительно сырой диете, но, скорее всего, было невозможно выжить на исключительно сырой диете, когда появился наш вид», — сказал Геркулан-Хузель LiveScience.

Исследование устанавливает верхний предел того, насколько большой мозг может вырасти при соблюдении досовременной сырой веганской диеты.Но исследователи не смогли определить, когда началось ежедневное приготовление пищи. Было ли это около 250 000 лет назад, когда люди были почти полностью развиты с большим мозгом, что подтверждается археологическими находками; Или это было около 800000 лет назад, когда предчеловеки начали свой самый драматический всплеск роста мозга, эпоху, для которой существует мало археологических свидетельств контролируемых костров для приготовления пищи?

Познакомьтесь с мясоедом

Если приготовление пищи не было обычным делом в годы до рассвета современных людей, то мясо, безусловно, имело место.

Во втором исследовании, опубликованном в октябре в журнале PLoS ONE, были изучены останки недочеловеческого малыша, умершего от недоедания около 1,5 миллиона лет назад. Осколки черепа, найденные в современной Танзании, показывают, что у ребенка был порозный гиперостоз, тип губчатого роста костей, связанный с низким уровнем пищевого железа и витаминов B9 и B12, результат диеты без продуктов животного происхождения у видов, которым они необходимы. . [10 тайн первых людей]

Ребенок был примерно в возрасте отлучения от груди.Таким образом, либо в материнском молоке ребенка не хватало основных питательных веществ, либо сам ребенок не потреблял достаточно питательных веществ непосредственно из мяса или яиц.

В любом случае, открытие предполагает, что мясо должно было быть неотъемлемым, а не спорадическим элементом рациона до человека более 1 миллиона лет назад, сказал ведущий автор исследования Мануэль Домингес-Родриго, археолог из Университета Комплутенсе в Мадриде. .

Это подтверждает теорию о том, что мясо питало эволюцию человеческого мозга, потому что мясо — от паукообразных до зебр — было в изобилии в африканской саванне, где эволюционировали люди, и является лучшим набором калорий, белков, жиров и витаминов B12, необходимых для роста мозга и техническое обслуживание.

«Плотоядные животные, будь то наземные или водные, обладают большим мозгом, чем травоядные, — сказал Домингес-Родриго LiveScience. И добавил, что «не существует [традиционного] общества, которое живет веганами», главным образом потому, что невозможно получить витамин B12, который доступен только в продуктах животного происхождения.

Овощи по-прежнему здоровы

Обе группы исследователей заявили, что их заключение — что приготовленная пища и мясо были необходимы для развития человеческого мозга — не является утверждением того, как рацион человека должен был быть , а скорее как он вероятно был , чтобы сделать людей «людьми».»

Благодаря супермаркетам и холодильным установкам люди сегодня могут и все чаще придерживаются вегетарианской или веганской диеты круглый год. А с учетом количества останавливающих сердце насыщенных жиров в продуктах животного происхождения, производимых на заводе, растительная диета может быть более здоровой.

Тем не менее, обе «крайние стороны» аргументации о мясе — непримиримый мясоед и сыроед — должны помнить, что немногие так называемые натуральные продукты сегодня появились всего несколько сотен лет назад, благодаря современному изобретению под названием кукуруза. скармливали говядине генетически измененным сортам кружева королевы Анны, называемым морковью.

От здоровья до окружающей среды — есть много причин, чтобы стать вегетарианцем, веганом и даже сыроедом, но эволюция не входит в их число.

Кристофер Ванек — автор нового романа «Эй, Эйнштейн!», Комичного рассказа о воспитании клонов Альберта Эйнштейна в неидеальных условиях. Его колонка «Плохая медицина» регулярно появляется на LiveScience.

По суше или по морю: как древние люди получили доступ к основным питательным веществам, способствующим развитию мозга?

Омега-жирные кислоты, в том числе докозагексаеновая кислота, или DHA, являются ключом к здоровью мозга и, скорее всего, способствовали эволюции современного человеческого мозга.Но как древние люди получили доступ к этим жизненно важным питательным веществам? Ответ — предмет некоторых дискуссий.

В течение почти двух десятилетий археолог Кертис В. Марин, заместитель директора Института происхождения человека при Университете штата Аризона, курировал раскопки на территории под названием Пиннакл-Пойнт на южном побережье Южной Африки, недалеко от того места, где был обнаружен недавно обнаруженный ранний вид человека, Homo naledi , был недавно обнаружен. Его работа предполагает, что где-то между 195000 и 123000 лет назад, во время ледникового периода, известного как Морская изотопная стадия 6 (MIS6), люди значительно изменили свои пищевые привычки, перейдя от кормления наземных растений, животных и случайных рыб из внутренних водоемов. полагаться на богатые и предсказуемые залежи моллюсков в этом районе.

Марин считает, что это изменение произошло, когда первые люди научились использовать весенние приливы, происходящие раз в два месяца. И для этого, по его словам, наш мозг уже был достаточно хорошо развит. «Доступ к морской пищевой цепи мог иметь огромное влияние на фертильность, выживаемость и общее состояние здоровья, включая здоровье мозга», — объясняет Марин, отчасти из-за высокой отдачи от жирных кислот омега-3. Но до MIS6, предполагает он, гоминины имели бы доступ к большому количеству здоровой для мозга наземной пищи, в том числе питаясь животными, которые потребляли богатые омега-3 растения и зерновые.

Другие не согласны, по крайней мере частично. «Боюсь, что идея о том, что достаточное количество DHA было доступно из жиров животных в саванне, не соответствует действительности», — говорит психиатр Майкл А. Кроуфорд из Имперского колледжа Лондона. «Мозг животных развился 600 миллионов лет назад в океане и зависел от DHA и соединений, необходимых для мозга, таких как йод, которого также не хватает на суше. Чтобы построить мозг, вам понадобятся строительные блоки, которыми можно было бы пользоваться в море и на скалистых берегах ».

Ранняя биохимическая работа Кроуфорда была сосредоточена на том, чтобы показать, что DHA нелегко получить из мышечной ткани наземных животных.Используя DHA, меченную радиоактивным изотопом, он и его коллеги также продемонстрировали, что «готовая» DHA, такая как та, что содержится в моллюсках, включается в развивающийся мозг крысы с 10-кратной эффективностью, чем DHA растительного происхождения.

Коллега и соратник Кроуфорда, физиолог Стивен Каннейн из Шербрукского университета в Квебеке, также считает, что пища, полученная из водных источников, имела решающее значение для эволюции человека. Но он считает, что до MIS6 внутренние гоминины уже включали рыбу из озер и рек в свой рацион в течение миллионов лет.

Он предполагает, что не только омега-3, но и комплекс питательных веществ, содержащихся в рыбе (включая йод, железо, цинк, медь и селен), внесли свой вклад в наш большой мозг.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *