Dinh dưỡng và chức năng nhận thức

Sự cung cấp các chất dinh dưỡng thích hợp của chế độ ăn uống hằng định gồm có glucose, các loại axít amin, axít béo, vitamin và khoáng chất cần thiết cho chức năng của não bình thường. Thực phẩm cũng cần thiết để duy trì sự toàn vẹn của màng tế bào não và sự sản xuất các chất dẫn truyền thần kinh. Mặc dù não chỉ chiếm 2% khối lượng cơ thể nhưng nó tiêu thụ 20% năng lượng cung cấp từ chế độ ăn, và 20% lượng oxy hít vào. Trẻ em tiêu thụ glucose gấp hai lần so với người lớn và bộ não trẻ sơ sinh cần đến 60% năng lượng cung cấp từ chế độ ăn. Do đó, những ảnh hưởng của hạ đường huyết kéo dài có thể gây hại cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, điều đó cho thấy bộ não phụ thuộc hoàn toàn vào glucose trong chế độ ăn, trong khi sự dự trữ glycogen rất hạn chế. Nhiều trường hợp tử vong và di chứng vĩnh viễn trong bệnh sốt rét thể não ở trẻ em là do hạ đường huyết nặng gây ra do nhiễm trùng và điều trị bằng kháng sinh quinine, kết hợp với những tổn hại trực tiếp do ký sinh trùng. Ở người cao tuổi, sự giảm hoạt động nhận thức xảy ra ó liên quan đến sự hạ đường huyết nhẹ. Tương tự, rối loạn nhận thức làm nặng thêm kết quả điều trị ở bệnh nhân đái tháo đường típ 2.

Sự cung cấp các loại cung cấp các axít amin qua chế độ ăn thích hợp rất cần thiết để tổng hợp các loại chất đạm và các chất dẫn truyền thần kinh trong hệ thống thần kinh. Chất lượng của các loại chất đạm trong chế độ ăn ảnh hưởng đến sự hình thành chất đạm của não. Tryptopan, một tiền chất của serotonin (5-hydroxytryptamine) - là chất dẫn truyền thần kinh liên quan đến sự ngon miệng, no, ngủ, huyết áp, nhạy cảm đau, và tâm trạng - quan trọng đặc biệt bởi vì 5-hydroxytryptamine không thể vượt qua hàng rào máu não. Những vùng não hoạt hóa trao đổi chất như hồi hải mã, hạch nền và đồi thị, đặc biệt nhạy cảm với những tác động của suy dinh dưỡng, mất năng lượng và sự cung cấp axít amin.

Những nghiên cứu trên các loại động vật thí nghiệm và con người đã chứng tỏ tầm quan trọng của dinh dưỡng hợp lý trong những giai đoạn quyết định và tương đối ngắn trong sự phát triển não. Các tế bào thần kinh và thần kinh đệm được hình thành và bắt đầu di trú tuần 22 của bào thai. Giai đoạn cuối thai kỳ đánh dấu kết quả sự phát triển nhanh của tế bào thần kinh và tế bào sợi trục trong quá trình phát triển não đáng kể. Trọng lượng não lúc sinh khoảng 350g, trong năm đầu tiên của cuộc sống tăng lên 1100g, bằng 70% trọng lượng não người lớn. Trong năm 1969, Winick và Rosso đã chứng minh rằng suy dinh dưỡng ở giai đoạn sớm sẽ làm chậm sự tăng trưởng và phát triển của não. Những trẻ chết do suy dinh dưỡng nặng trong thai kỳ và những trẻ chết trong suy dinh dưỡng thể teo đét ở giai đoạn đầu đời có vòng đầu nhỏ hơn và trọng lượng não giảm, có tổng lượng chất đạm, ADN và ARN chứa trong não thấp hơn so với bình thường. Suy dinh dưỡng sớm cũng ảnh hưởng đến các quá trình tham gia vào sự trưởng thành của não như sự tổng hợp tế bào thần kinh, sự di trú của tế bào thần kinh và tế bào thần kinh đệm, số lượng các xi-náp và sự hình thành mylenin giảm. 

Những thay đổi này phần lớn không thể đảo ngược và gây ra những thiếu hụt nhận thức vĩnh viễn. Mức độ tổn thương về thần kinh và nhận thức tùy thuộc vào các yếu tố như là mức độ nặng và thời gian thiếu hụt dinh dưỡng, giai đoạn phát triển của não, và những bệnh lý liên quan như tiêu chảy do Giardia lamblia và các nguyên nhân khác, cũng như các yếu tố gia đình, xã hội, văn hóa và kinh tế. Tuy nhiên, bằng chứng quan trọng cho thấy rằng giảm nuôi con bằng sữa mẹ, cân nặng lúc sinh thấp, thiếu hụt chất sắt và iốt, và suy dinh dưỡng năng lượng đạm có liên quan đến những khiếm khuyết lâu dài của chức năng tâm thần vận động của não. Các nghiên cứu tiếp theo về suy dinh dưỡng sơ sinh cho thấy từ 15 đến 20 năm sau, những thiếu hụt ảnh hưởng đến kích thước não, sự nhận thức, phát triển tâm lý xã hội. Ivanovic và Leiva đã cho thấy, trong số các học sinh phổ thông trung học ở Chilê, những ảnh hưởng tàn dư của suy dinh dưỡng sớm biểu hiện bởi thể tích não và số đo vòng đầu nhỏ hơn, được xác định bằng hình ảnh chụp cộng hưởng từ. Chỉ số IQ thấp hơn, và những khó khăn trong học tập nhiều hơn, kết quả là thành tích ở trường kém, bỏ học ở trường nhiều hơn và ít đăng ký học lên bậc cao hơn ở những người có tiền sử suy dinh dưỡng sớm, so sánh với các bạn học trong bối cảnh kinh tế xã hội chung có tiền sử dinh dưỡng bình thường.

Tương tự, mặc dù  ít trầm trọng hơn, những vấn đề này cũng xảy ra ở trẻ sinh non và trẻ sinh nhẹ cân. Trong các thử nghiệm lâm sàng so sánh đơn độc giữa sữa mẹ với sữa non công thức hay một loại thực phẩm bổ sung cho sữa mẹ, ở những trẻ sinh non nhẹ hơn 1200g và những trẻ được nuôi bằng sữa lưu trữ cần nhiều thời gian để đạt 2000g so với những trẻ được nuôi bằng sữa non công thức. Lucas đã thấy rằng các chỉ số IQ, trí nhớ ngắn hạn, và sự tập trung ở trẻ 8 tuổi được nuôi bằng sữa mẹ tốt hơn so với trẻ được nuôi bằng sữa công thức, thậm chí sau sự điều chỉnh các lớp xã hội và giáo dục bà mẹ. Sữa mẹ có hàm lượng cholesterol lipoprotein tỉ trọng thấp (LDL) và protein phản ứng-C thấp hơn, được thấy giúp giảm nguy cơ xơ vữa động mạch trong cuộc sống.

Sữa mẹ chứa những yếu tố nhất định, các loại chất béo đặc biệt, giúp thúc đẩy sự phát triển của não trong những giai đoạn phát triển nhanh. Bộ não chứa 60% chất béo cấu trúc và tùy thuộc vào các loại chất béo trong chế độ ăn. Thiếu cả hai axít linoleic và axít α-linolenic (ALA) là không thích hợp cho sự sống. Sự quan trọng chủ yếu của chế độ ăn là các loại axít béo ω-3 thuộc họ ALA. Axít arachidonic (ARA) và axít docosahexaenoic (DHA) đóng góp xây dựng chủ yếu cho những màng tế bào không phải myelin và phải được cung cấp từ chế độ ăn. Sự biệt hóa và chức năng của các tế bào nuôi của não, tế bào ít nhánh, tế bào hình sao đòi hỏi phải có ALA và các loại axít béo ω-3. Não, võng mạc và sự phát triển thị lực bị ảnh hưởng bởi những chế độ ăn không đủ các loại axít béo cần thiết, chẳng hạn như các loại chất béo được tìm thấy trong dầu đậu nành công thức.

Ở người lớn, làm lượng các loại axít béo ω-3 (một phần từ sự tiêu thụ cá) trong chế độ ăn giảm khiến gia tăng nguy cơ bệnh tim mạch và đột quỵ, trầm cảm nói chung và trầm cảm sau sinh nói riêng, cũng như suy giảm nhận thức và sa sút trí tuệ. Sự cung cấp các loại axít béo ω-3 trong chế độ ăn thích hợp ở người lớn tuổi để ngăn ngừa chuyển hóa phospholipid bất thường, từ đó đảm bảo duy trì màng tế bào và ngăn ngừa sự suy giảm nhận thức.