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低碳水化合物飲食可預防或逆轉大腦衰老

低碳水化合物飲食可預防大腦老化
  • 堅持低碳水化合物飲食(不吃糖、穀物、米或澱粉類蔬菜)一週的人的大腦網絡更加穩定,這可能是因為大腦使用酮而不是葡萄糖作為燃料。

  • 與認知相關的大腦網路穩定性被用作大腦老化的生物標記。

  • 大腦老化的影響從 47 歲開始,但退化最快的是 60 歲。

  • 隨著大腦老化,它會失去有效利用葡萄糖的能力,這會慢慢地使神經元挨餓。

本文發表在石溪大學新聞:

由石溪大學教授和主要作者lilianne r. mujica-parodi 博士領導的一項使用神經影像學研究並發表在《美國國家科學院院刊》上的研究表明,與衰老相關的神經生物學變化可以在比預期年輕得多的年齡出現,即在40多歲。 然而,該研究也表明,這個過程可以透過飲食改變來預防或逆轉,包括最大限度地減少簡單碳水化合物的消耗。

為了更好地了解飲食如何影響大腦衰老,研究小組重點研究了預防可能最有效的症狀前時期。 在題為「飲食調節大腦網路穩定性(年輕人大腦老化的生物標記)」的文章中,他們使用大規模壽命神經影像資料集表明,大腦區域之間的功能通訊隨著年齡的增長(通常在40 歲末)而不穩定,不穩定與較差的認知能力有關,並隨著胰島素抗性而加速。

然後,有針對性的實驗表明,這種大腦老化的生物標記可以透過消耗不同的燃料來源進行可靠的調節:葡萄糖減少,酮增加,大腦網路的穩定性。 這種效果在總飲食的改變以及飲用特定能量的卡路里補充劑後都得到了複製。

石溪大學工程與應用科學學院和文藝復興醫學院聯合任命的生物醫學工程系教授 Mujica-Parodi 表示:「我們透過這些實驗發現的結果既有壞消息,也有好消息。」勞弗物理和定量生物學中心的教員。

「壞消息是,我們看到大腦老化的最初跡像比之前想像的要早得多。 然而,好消息是,我們也許能夠透過飲食來預防或逆轉這些影響,透過用葡萄糖交換酮作為神經元的燃料來減輕代謝低下的影響。

研究人員透過大腦神經成像發現,大腦區域之間的通訊很早就出現了故障(「網路穩定性」)。

「我們認為,隨著人們年齡的增長,他們的大腦開始失去有效代謝葡萄糖的能力,導致神經元慢慢挨餓,大腦網路不穩定,」穆吉卡-帕羅迪說。 「因此,我們測試了透過遵循低碳水化合物飲食或飲用酮補充劑,以酮的形式為大腦提供更有效的燃料來源是否可以為大腦提供更多的能量。 即使對於年輕人來說,這種增加的能量也進一步穩定了大腦網絡。

為了進行實驗,透過使用兩個大規模腦神經影像(fmri) 資料集(總計近1,000 名年齡在18 至88 歲之間的個體),將大腦網路穩定性建立為老化的生物標記。的不穩定與認知受損有關,並且隨著認知能力受損而加速。

為了確定該機制是否與能量可用性有關,研究人員隨後保持年齡不變,並使用功能性磁振造影掃描了另外 42 名 50 歲以下的成年人。 這使他們能夠直接觀察葡萄糖和酮對每個人大腦的影響。

以兩種方式測試大腦對飲食的反應。 第一個是整體性的,比較參與者在標準(無限制)飲食與低碳水化合物(例如:肉或魚配沙拉,但不含糖、穀物、大米、澱粉類蔬菜)飲食一周後的大腦網絡穩定性。

在標準飲食中,代謝的主要燃料是葡萄糖,而在低碳水化合物飲食中,代謝的主要燃料是酮。 然而,飲食之間可能存在其他差異,導致觀察到的影響。 因此,為了將葡萄糖與酮作為飲食之間的關鍵區別,我們對一組獨立的參與者進行了掃描,其中一天飲用小劑量葡萄糖,另一天飲用酮,其中兩種燃料分別進行體重測量。熱量相匹配。 結果重複,顯示飲食之間的差異可能歸因於它們為大腦提供的燃料類型。

研究的其他發現包括以下內容: 大腦老化的影響出現在47 歲時,其中最快速的退化發生在60 歲時。後來還是在改變飲食30 分鐘後實現)飲用酮後)增加了整體大腦活動並穩定了功能網絡。

這被認為是因為即使燃料的熱量匹配,酮也比葡萄糖為細胞提供更多的能量。 這種益處先前已被證明對心臟有益,但目前的一組實驗為大腦中的同等效果提供了第一個證據。

「這種效應很重要,因為大腦衰老,尤其是癡呆症,與『代謝減退》有關,即神經元逐漸失去有效利用葡萄糖作為燃料的能力。

因此,如果我們可以透過使用不同的燃料來增加大腦可用的能量,那麼我們就有希望使大腦恢復到更年輕的功能。 我們目前正在與馬薩諸塞州總醫院的 eva ratai 博士合作解決這個問題,並將我們的研究擴展到老年人群。

「在 Nathan Smith 博士的指導下,與國家兒童醫院的合作者進行了其他研究,重點是發現燃料影響神經元之間信號傳導的精確機制。 最後,我們與石溪分校的Ken Dill 博士和Steven Skiena 博士合作,致力於建立一個全面的計算模型,該模型可以結合我們對生物學的理解,從單個神經元到整個大腦再到認知,隨著它的發展」。

 該研究發表於 美國國家科學院院刊 2020 年 3 月。



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