Покращення когнітивних функції збалансованим харчуванням

Головний мозок – один із органів, який споживає рекордну кількість енергії. Актуальними залишаються питання регулярного харчування, що забезпечує достатній рівень енергії для функції головного мозку. Пошук універсальних джерел енергії для головного мозку спрямований на вирішення багатьох завдань: від пролонгації працездатності протягом робочого дня, додаткового допінгу для спортсменів до підтримки когнітивних функцій у разі деяких захворювань головного мозку, таких як хвороба Альцгеймера.

Живлення забезпечує головний мозок будівельним матеріалом для формування та функціонування нейронних зв'язків. Саме харчовий фактор переважно впливає на пластичність нейронів – одну з найважливіших захисних функцій, що дозволяє нейронам головного мозку відновлювати структуру після пошкодження. Так, наприклад, деякі дієти з високим вмістом морепродуктів і водоростей забезпечують організм необхідними жирними омега-3 кислотами, які впливають на пластичність нейронів, що позначається і на когнітивній функції. Інші дієти, багаті на глюкозу й насичені жири, з високи м вмістом калорій, підвищують рівень окисного стресу й знижують синаптичну нейронну пластичність і когнітивні функції. Саме адекватна дієта впливає на функціональні здібності мозку. Крім регулярного харчування, становлять інтерес рекомендації щодо застосування додаткових стимуляторів для роботи головного мозку, а саме харчових добавок і рослинних екстрактів.

Функціонування людського організму безпосередньо з енергетичним балансом. Підвищення навантажень, як фізичних, і розумових, призводить до перевтоми. Розрізняють перевтому та втому на периферичному (фізична втома) та на центральному рівнях (розумова перевтома). Саме регулярна центральна перевтома може призводити до порушення когнітивних функцій. Вивчення енергетичного балансу, периферичної й центральної концентрації уваги, вплив втоми на когнітивні функції досить глибоко досліджено у спортивній медицині.

Цікавим є дослідження впливу харчування й харчових добавок на функцію головного мозку у спортсменів (Romain Meeusen and Lieselot Decroix "Nutritional Supplements and the Brain", 2018, 28). Так, результати у більшості видів спорту залежать від багатьох складових:

• фізична форма;

• фізична витривалість;

• працездатність;

• точність навичок;

• швидкість прийняття рішень;

• руховий контроль.

Так чи інакше, спортивні результати пов'язані з координацією центральної нервової системи (головного мозку) з периферією. Відповідно, втома відбувається не тільки на периферії (м'язова й суглобова втома), але й зачіпає центральну нервову систему, впливаючи на когнітивні функції. Когнітивні функції у спорті відбиваються в здатності спортсменів реагувати в динамічно змінюваному, часто непередбачуваному зовнішньому середовищі. Це переважно командні види спорту. Ці види спорту вимагають напруження зорової уваги, швидкої виконавчої реакції, покладаються на робочу пам'ять прийняття моментальних рішень (Pesce et al., 2007). Багато джерел літератури вказують на те, що і фізична, і розумова втома можуть погіршувати виконання когнітивних завдань та знижують спортивні результати (Goble & Christy, 2017). Але як виміряти когнітивні здібності у спорті? Більшість таких показників тестуються у стандартизованих комп'ютерних тестах, що завжди відповідає непередбачуваним спортивним ситуаціям. Тому у спорті часто вдаються до наступних тестів:

• змодельовані дії у гольфі;

• пильність та час реакції у футболі;

• оцінка володіння м'ячем;

• точність передачі у командних видах спорту;

• тенісна подача.

Вплив зневоднення на когнітивні функції

Вплив статусу гідратації досить добре вивчений як у спортивній медицині, так і в інших клінічних дисциплінах. Суть отриманих результатів зводиться до того, що зневоднення й гіпертермія призводять:

• до короткочасного порушення гематоенцефалічного бар'єру, що зі свого боку впливає на стабільність під час фізичних вправ;

• до збільшення нейронної активності для спроби збереження стійких результатів;

• до зниження пильності й робочої пам'яті;

• до напруги;

• до занепокоєння;

• до втоми;

• до зниження зорово-просторової обробки;

• до порушення планування.

Амінокислоти, вуглеводи й інші активні речовини

Зміни дієти, добавка тих чи інших амінокислот відкриває можливість маніпулювати центральною нервовою системою, посилюючи продуктивність головного мозку. Такі властивості мають амінокислоти з розгалуженим ланцюгом (BCAA - branched-chain amino acids), тирозин, карбогідрати (carbohydrates) та кофеїн. Пероральні дози тирозину підвищують циркулюючі концентрації адреналіну (A), норадреналіну (NА) та дофаміну (DА) як у центральній нервовій системі, так і на периферії. Ці речовини активізують функції організму під час фізичних навантажень і вправ. Додавання тирозину запобігає зниженню когнітивних порушень, пов'язаного зі стресом, що також виникають і у воєнний час (Lieberman, 2003). 

Іншою стратегією впливу на центральну втому є харчування вуглеводами. Доведено, що гіпоглікемія негативно впливає на функцію мозку й когнітивні функції. Відомо, що мозок споживає близько 130 г глюкози на добу і в стані спокою більшість доступної глюкози буде використана мозком. Глюкоза акумулюється у вигляді глікогену в астроцитах (клітини нервової тканини, що підтримують нейрони) і піддається розщепленню під час раптового «запиту» організму в періоди підвищеної активності нейронів, під час тривалих вправ на витривалість (Brown & Ransom, 2007). Також під час високої активності мозку астроцити можуть перетворювати глюкозу до лактату (продукт анаеробного метаболізму глюкози), який також може бути додатковим паливом для головного мозку. Глюкоза відіграє значну роль у регуляції когнітивної функції, коли увага розподіляється між двома завданнями або складність завдання збільшується. Зміни епізодичної пам'яті також є наслідком порушення регуляції рівня глюкози, що частіше трапляється у людей похилого віку, запускаючи й інші процеси старіння.

У разі низького рівня вуглеводів у печінці з жирних кислот синтезуються кетонові тіла (ацетоацетат і бета-гідроксибутират), які використовуються як резервне паливо для мозку. Така картина спостерігається під час голодування (Holdsworth et al., 2017). Тому передбачається, що харчові добавки з тригліцеридами (TAG - triacylglyceride) покращують когнітивні функції, забезпечуючи мозок енергією у вигляді кетонів (продукти розщеплення жиру) (Holdsworth et al., 2017; Volek et al., 2015).

Безумовний інтерес становлять дослідження, в яких вивчали вплив харчового кетозу (стан вуглеводного голодування клітин) на когнітивні результати за наявності хвороби Альцгеймера. Низьке споживання вуглеводів може покращити функцію пам'яті у людей похилого віку з підвищеним ризиком розвитку хвороби Альцгеймера (Volek et al., 2015).

Кофеїн

Кофеїн давно визнаний ергогенним засобом (режим харчування, що покращує показники під час виконання фізичних вправ). За своєю структурою схожий на аденозин. Кофеїн легко проникає через гематоенцефалічний бар'єр і швидко нейтралізує більшість інгібуючих ефектів аденозину на нейрозбудливість та збудження. Тому на противагу аденозину, кофеїн викликає підвищення концентрації дофамінової кислоти, що зі свого боку проявляється такими ефектами як:

• покращення пильності;

• посилення уваги;

• скорочення часу реакції;

• покращення продуктивності;

• ергогенна дія під час тривалих вправах на витривалість;

• покращення виконавчого контролю;

• підвищення робочої пам'яті;

• скорочення часу простої реакції в завданнях на робочу пам'ять;

• покращення м'язової витривалості;

• підвищення настрою;

• зниження відчуття тривоги.

Менш виражений вплив кофеїну спостерігається на память і такі виконавчі функції, як судження та прийняття рішень. Показано, що кофеїн ефективний у низьких дозах (3 мг на кг маси тіла). У нещодавніх дослідженнях Beaumont et al., 2017 р. було показано, що хронічний прийом низьких доз кофеїну викликає толерантність до переваг кофеїну у тих, хто не вживає його. А в деяких людей, які раніше не вживали кофеїн, він може викликати такі побічні ефекти, як тахікардія, нервозність, запаморочення й шлунково-кишкові симптоми. Усе це може негативно впливати на працездатність.