第三节　增强脑功能

对营养因素影响认知功能作用的兴趣在相当程度上源于对各种食物成分的研究。酪氨酸、咖啡因和碳水化合物对机体警觉性、惊醒性以及抗应激等方面的作用已得到证实。动物实验和人体研究结果表明，酪氨酸可预防应激相关的情感障碍与认知功能衰退；给从事高强度体力活动、消耗大量能量的士兵补充碳水化合物，似有增强认知能力的作用；咖啡因不仅对警觉性有非同寻常的功效，而且可增强睡眠剥夺者的其他方面的认知功能。另外，浆果、坚果的认知增强效应近年来也备受关注。

一、酪氨酸

酪氨酸是儿茶酚胺的前体，就其认知效应及其应用已开展了大量研究。结果表明，酪氨酸可降低应激环境下急性应激对认知能力的损害作用。基于抗心理应激损伤方面的独特作用，酪氨酸已成为目前营养与认知领域研究的重点。

目前的研究证据提示酪氨酸确实可作为应激相关认知功能减退的防治措施。这些应激原通常包括：军事作业所致的心理应激、冷应激、寒冷与高原的复合应激、模拟飞行时的心血管应激以及支撑作业等。给急性应激的志愿者服用酪氨酸可使其认知测试、症状检查以及情感等产生变化。Banderet和Lieberman在研究中发现，给接受寒冷与低氧暴露的志愿者服用酪氨酸可全面改善警醒、选择反应时、模式识别、编码与地图-罗盘阅读等复杂行为学指标。而且上述应激导致的可察觉的寒战、头痛等负症候群减少，疲劳、思维混乱、紧张等多种情感状态也得到改善。Shurtleff等观察到，酪氨酸对寒冷环境下工作人员的记忆有改善作用。Deijen发现酪氨酸可改善从事战斗训练的青年军校生的记忆及情感反应。

普遍认为，酪氨酸对认知功能发挥有益作用的生理基础在于它是去甲肾上腺素（NE）和多巴胺合成的前体。这两类神经递质在许多应激相关行为学改变中发挥关键作用。另外，NE对中枢认知反应的调节至关重要。各种应激均可导致脑区NE的大量释放。NE在各类应激反应中被耗竭，而当补充酪氨酸时由于提供了充足的底物，NE释放增加。酪氨酸与苯异丙胺及其他类似益智药一样，影响同一递质系统，而后者具有许多毒副作用。

二、富含碳水化合物的食物

脑功能活动所需的能量主要靠血糖氧化供给。葡萄糖是维持脑功能主要能源。脑对葡萄糖的缺乏十分敏感。血糖浓度下降时，较早损害认知功能。另外，糖酵解是维持神经递质代谢，激活Na⁺-K⁺泵所必需。大脑细胞摄取K⁺，使细胞外K⁺浓度少量升高，可以增强海马蛋白质合成，有利于增强脑功能。

有关碳水化合物对认知功能作用的科学文献非常有限。Lieberman等观察到，以碳水化合物饮料形式提供能量可对行为学产生有益作用，因而在军事领域有重要意义。最近，在美军特种部队进行了双盲安慰剂对照研究以评价一种特殊碳水化合物剂处方（EGRO饮料）对士兵体能和脑功能的影响。研究结果显示，补充碳水化合物饮料不仅可增强受试者的体能，而且可显著改善警觉。可见补充能量/碳水化合物的效用明显且与剂量有关。研究还发现，接受EGRO饮料的志愿者的情感智力得到改善，而思维混乱减少，其结果与警觉研究一致。

三、咖啡因

咖啡因（caffeine）是多种食物中存在的有益智活性的天然食物成分。美军军事营养委员会（CMNR）在综述报告中指出，100～600mg的咖啡因可维持正常的脑功能，发生睡眠剥夺时尤其如此。该报告试验数据来自多家军队实验室进行的研究。结果显示，咖啡因能够持续改善静息状态志愿者的警觉以及睡眠剥夺者的认知功能。

美国陆军环境医学研究所（USARIEM）利用静息或睡眠剥夺的志愿者进行了一系列试验研究。研究中使用了中等剂量的咖啡因，主要观察指标为警觉。结果证实，咖啡因对脑功能有改善作用因而具有军事学意义。例如，Fine等在研究中让受试者连续2小时盯着雷达屏，完成被称为视觉警觉任务（visual vigilance task）的试验。结果显示，对未接受睡眠剥夺的军队志愿者单独给予中等剂量（200mg）的咖啡因即可显著改善其2小时注意力。既往研究表明，中等剂量的咖啡因（32～256mg）即可改善静息志愿者的听觉警觉性（auditory vigilance）。Johnson的研究表明，对未接受睡眠剥夺的军队志愿者补充200mg的咖啡因即可改善其瞄靶反应速度且不影响气步枪射击的准确度。

USARIEM对美国海军海豹突击队进行了咖啡因的量效研究。在该研究中，海豹突击队队员服用100mg、200mg、300mg的咖啡因或安慰剂后实施3天的睡眠剥夺，同时测试其认知能力。结果显示，咖啡因呈剂量依赖的改善视觉警觉度、选择反应时、记忆重拾，降低疲劳感和睡意等自觉症状。服用1小时效应最大，并可持续8小时。中等剂量的咖啡因即可对脑认知功能产生明确而有益的作用。最佳剂量为200mg，相当于喝两杯咖啡。

研究认为，咖啡因通过调节垂体抑制性神经递质肾上腺素而对大脑起作用。细胞液核酸类物质肾上腺素分布在多个脑区，其功能性受体尤其是A1亚型与觉醒的水平调节有关。能稳定渗透血-脑脊液屏障的咖啡因可阻断肾上腺素对脑神经元的作用。由于肾上腺素被认为是一种内源性抑制性神经递质或调质，而神经元分布有功能性肾上腺素受体，因此，咖啡因通过抑制肾上腺素的效应刺激大脑神经元。

四、浆果

人们通常食用的浆果有草莓、蓝莓、蔓越莓、黑莓、黑树莓和红树莓。浆果富含水分与可溶性纤维，还含有天然抗氧化剂（抗坏血酸，α-胡萝卜素，β-胡萝卜素，叶黄素，玉米黄质和α-生育酚，β-生育酚，γ-生育酚，δ-生育酚）、维生素（烟酸和叶酸）、矿物质/微量元素（钾、钙和硒）及多酚类物质（花青素和鞣花单宁等类黄酮为主）。研究发现，经常进食浆果似乎与提高心血管疾病和癌症疗效、增强免疫功能和降低泌尿道感染的复发有关。此外，食用浆果还可能对氧化损伤与炎症、血管反应性和血小板聚集产生积极作用。因此其具有促进脑健康的潜在效用。

一项来自护士健康研究（Nurse’s Health Study）的流行病学研究分析了由16 010名大于70岁的女性组成的样本后发现，随着花青素和黄酮类的摄入，食用越多的浆果和草莓，认知衰退的速度越慢。数据分析显示摄入浆果可以延缓认知老化多达2.5年。动物研究表明，短期或长期补充浆果对认知功能有益。有限的人体干预试验结果也提示，浆果对老年患者在记忆功能、整体认知与抑郁等方面均具有潜在保护作用。

五、坚果

坚果属于高能量食品，富含脂肪，主要为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。坚果还含有大量植物蛋白（色氨酸、精氨酸和赖氨酸的来源）、维生素（叶酸、核黄素、α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚）、矿物质（钙、磷、镁、钾和钠）、微量元素（锌、铜和硒）、可溶性纤维（棉子糖、水苏糖）以及其他具有潜在神经保护作用的化合物（褪黑素和多酚）。

2009年Willis报道了核桃对老龄鼠认知行为的潜在有益作用，这是显示摄入坚果可以改善认知能力的第一项具有里程碑意义的研究。一项研究以年轻人为受试者，探究在饮食中补充核桃对其认知能力的影响。在这项双盲随机交叉试验中，受试者被分为两组，一组食用加入核桃的60g香蕉面包，另一组则不加入核桃，干预8周，中间有6周的平衡期。通过非语言及语言逻辑推理、记忆和情绪测试来收集数据。这个短期的坚果补充研究发现，补充核桃对受试者记忆力、情绪及非语言推理能力没有影响，但他们的语言逻辑推理能力显著提高，补充核桃也能轻微改善这些认知功能正常的年轻人的健康状况。

坚果是地中海式饮食的传统组成部分。两个来自地中海饮食预防医学研究（PREDIMED）的试验发现，食用坚果对抑郁症患者有一定帮助，能延缓年龄相关的认知衰退。研究者发现，日常饮食中经常食用加工和原生橄榄油、咖啡、核桃和白酒的受试者表现出更好的记忆力和总体认知能力。特别是单独补充核桃与更高的工作记忆分数相关。这些与认知能力提高有关的食物均富含多酚类物质。Doetinchem队列研究发现，经常食用坚果可以在一定程度上提高认知功能，包括记忆力、反应速度、认知活性和整体认知能力。

（蒋与刚　郭长江　刘天鹏）