在 15 世紀和 16 世紀漫長的航海航行中，這一時期被稱為大航海時代，水手們體驗到了崇高的食物和青翠的田野。在海上航行數月後發現這些只不過是幻覺，令人痛苦。當一些水手因渴望而哭泣時，另一些水手將自己拋入海中。

人們懷疑，這些令人痛心的海市蜃樓的治癒方法將是複雜化學物質的混合物。然而，事實證明解毒劑很簡單：檸檬汁。這些水手患有壞血病，這是一種由維生素 C 缺乏引起的疾病，維生素 C 是人們從水果和蔬菜中獲取的必需微量營養素。

維生素 C對神經遞質的產生和釋放很重要，神經遞質是大腦使用的化學信使。沒有它，腦細胞就無法有效地相互交流，從而導致幻覺。

正如這個早期探險家的著名例子所表明的那樣，食物和大腦之間有著密切的聯絡，像我這樣的科學家正在努力解開這一點。作為一名 在密歇根大學研究營養神經科學的科學家，我主要對食物成分及其分解產物如何改變控制我們生理機能的遺傳指令感興趣。

除此之外，我研究的另一個目標是瞭解食物如何影響我們的思想、情緒和行為。雖然我們還不能透過飲食來預防或治療大腦疾病，但像我這樣的科學家正在大量了解營養在使我們成為我們自己的日常大腦過程中所起的作用。

也許並不奇怪，營養的微妙平衡是大腦健康的關鍵：維生素、糖、脂肪和氨基酸的缺乏或過量會以有益或有害的方式影響大腦和行為。

均衡飲食，包括均衡供應所有必需的維生素和礦物質，對大腦健康很重要。

維生素和礦物質缺乏

與維生素 C 一樣，其他維生素和礦物質的缺乏也會導致對人類大腦產生不利影響的營養疾病。例如，飲食中維生素 B3/煙酸含量低（通常存在於肉類和魚類中）會導致糙皮病，這是一種人們患上痴呆症的疾病。

煙酸對於身體將食物轉化為能量和積木、保護基因藍圖免受環境破壞以及控制某些基因產物的製造量至關重要。在沒有這些關鍵過程的情況下，腦細胞（也稱為神經元）會出現故障並過早死亡。這可能導致痴呆。

在動物模型中，減少或阻斷大腦中煙酸的產生會促進神經元損傷和細胞死亡。另一方面，提高煙酸水平已被證明可以減輕阿爾茨海默氏症、亨廷頓氏症和帕金森氏症等神經退行性疾病的影響。儘管結果尚無定論，但對人體的觀察性研究表明，足夠水平的煙酸可以預防這些疾病。

有趣的是，過度飲酒引起的煙酸缺乏會導致與糙皮病相似的效果。

另一個關於營養缺乏如何影響大腦功能的例子可以在碘元素中找到，它和煙酸一樣，必須從一個人的飲食中獲得。它天然存在於海鮮和海藻中，也可以透過加碘鹽獲得。碘是甲狀腺激素的重要組成部分 - 訊號分子對人類生物學的許多方面都很重要，包括髮育、新陳代謝、食慾和睡眠。低碘水平會阻止產生足夠量的甲狀腺激素，從而損害這些基本的生理過程。

碘對發育中的人類大腦尤為重要。事實上，在 1920 年代用這種礦物質補充食鹽之前，碘缺乏是全球認知障礙的主要原因。碘鹽的引入被認為促成了上個世紀智商分數的逐漸提高。

生酮飲食可以幫助患有耐藥性癲癇的人。

癲癇的生酮飲食

並非所有的飲食不足都對大腦有害。事實上，研究表明，患有耐藥性癲癇（一種腦細胞不受控制地放電）的人可以透過採用稱為生酮飲食的超低碳水化合物方案來減少癲癇發作的次數，其中 80% 到 90% 的卡路里來自脂肪。

碳水化合物是身體的首選能量來源。當它們不可用時——無論是因為禁食還是因為生酮飲食——細胞透過將脂肪分解成稱為酮的化合物來獲取燃料。使用酮作為能量會導致新陳代謝和生理發生深刻變化，包括體內迴圈的激素水平、大腦產生的神經遞質數量以及生活在腸道中的細菌型別。

研究人員認為，這些與飲食相關的變化，尤其是可以使神經元安靜下來並降低炎症分子水平的大腦化學物質的增加，可能在生酮飲食降低癲癇發作次數的能力中起作用。這些變化也可以解釋生酮狀態（透過飲食或禁食）對認知功能和情緒的益處。

糖、飽和脂肪和超加工食品

某些營養素含量過高也會對大腦產生不利影響。在人類和動物模型中，精製糖和飽和脂肪（一種常見於超加工食品中的組合）的攝入量增加，透過使大腦對調節飽腹感和滿足感的荷爾蒙訊號脫敏來促進進食。

有趣的是，這些食物含量高的飲食也會使味覺系統脫敏，使動物和人類認為食物不那麼甜。這些感官變化可能會影響食物選擇以及我們從食物中獲得的回報。例如，研究表明，當人們連續兩週每天吃冰淇淋時，大腦對味覺和獎勵很重要的區域對冰淇淋的反應會變得遲鈍。一些科學家認為，食物獎勵訊號的這種減少可能會增強對更多脂肪和含糖食物的渴望，類似於吸菸者渴望香菸的方式。

高脂肪和加工食品飲食也與人類和動物模型中較低的認知功能和記憶力以及較高的神經退行性疾病發病率有關。然而，科學家們仍然不知道這些影響是由於這些食物還是由於長期食用這些飲食而導致的體重增加和胰島素抵抗。

時間尺度

這將我們帶到了飲食對大腦影響的一個關鍵方面：時間。有些食物會嚴重影響大腦功能和行為——例如數小時或數天——而其他食物則需要數週、數月甚至數年才能產生影響。

例如，吃一片蛋糕會迅速將耐藥性癲癇患者的脂肪燃燒、生酮代謝轉變為碳水化合物燃燒代謝，從而增加癲癇發作的風險。另一方面，需要數週的糖消耗才能改變味道和大腦的獎勵途徑，而缺乏維生素 C 需要數月才能發展為壞血病。最後，當涉及阿爾茨海默氏症和帕金森氏症等疾病時，風險受到多年飲食暴露以及其他遺傳或生活方式因素（如吸菸）的影響。

歸根結底，食物和大腦的關係有點像嬌嫩的金髮姑娘：我們需要的不是太少，也不是太多，每種營養素都足夠了。