A Neuroscientist Explains How Diet Can Influence Mood, Behavior and More
By MONICA DUS, UNIVERSITY OF MICHIGAN AUGUST 29, 2022
What we eat matters, and having just the right amount of essential nutrients is key to our overall health.
During the lengthy seafaring voyages of the 15th and 16th centuries, a period that is known as the Age of Discovery, sailors experienced visions of sublime foods and verdant fields. The discovery that these were nothing more than hallucinations after months at sea was excruciating. While some sailors wept in longing, others threw themselves overboard.
It was suspected that the cure for these harrowing mirages would be a concoction of complex chemicals. However, it turned out that the antidote was quite simple: lemon juice. These sailors suffered from scurvy, a disease caused by vitamin C deficiency, Vitamin C is an essential micronutrient that people acquire from eating fruits and vegetables.
Vitamin C is important for the production and release of neurotransmitters, the chemical messengers used by the brain. Without it, brain cells do not communicate effectively with one another, which can lead to hallucinations.
As this famous example of early explorers illustrates, there is a close connection between food and the brain, one that scientists like myself are working to unravel. As a scientist who studies the neuroscience of nutrition at the University of Michigan, I am primarily interested in how components of food and their breakdown products can modify the genetic instructions that control our physiology.
Beyond that, another goal of my research is understanding how food can influence our thoughts, moods, and behaviors. While we can’t yet prevent or treat brain conditions with diet, scientists such as myself are learning a great deal about the role that nutrition plays in the everyday brain processes that make us who we ar
Perhaps not surprisingly, a delicate balance of nutrients is key for brain health: Deficiencies or excesses in vitamins, sugars, fats, and amino acids can influence brain and behavior in either beneficial or detrimental ways.
Eating a complete diet that includes a balanced supply of all the essential vitamins and minerals is important for brain health.
Vitamins and mineral deficiencies
As with vitamin C, deficits in other vitamins and minerals can also lead to nutritional diseases that adversely impact the brain in humans. For instance, low dietary levels of vitamin B3/niacin – typically found in meat and fish – cause pellagra, a disease in which people develop dementia.
Niacin is essential for the body to turn food into energy and building blocks, protect the genetic blueprint from environmental damage, and control how much of certain gene products are made. In the absence of these critical processes, brain cells, also known as neurons, malfunction and die prematurely. This can lead to dementia.
In animal models, decreasing or blocking the production of niacin in the brain promotes neuronal damage and cell death. On the other hand, enhancing niacin levels has been shown to mitigate the effects of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s, Huntington’s, and Parkinson’s. Although the results are still inconclusive, observational studies in humans indicate that sufficient levels of niacin may protect against these diseases.
Interestingly, niacin deficiency caused by excessive consumption of alcohol can lead to similar effects as those found with pellagra.
Another example of how a nutrient deficiency affects brain function can be found in the element iodine, which, like niacin, must be acquired from one’s diet. It is present naturally in seafood and seaweed, and can also be obtained through iodized salt. Iodine is an essential building block for thyroid hormones – signaling molecules that are important for many aspects of human biology, including development, metabolism, appetite, and sleep. Low iodine levels prevent the production of adequate amounts of thyroid hormones, impairing these essential physiological processes.
Iodine is particularly important to the developing human brain. In fact, before table salt was supplemented with this mineral in the 1920s, iodine deficiency was a major cause of cognitive disability worldwide. The introduction of iodized salt is thought to have contributed to the gradual rise in IQ scores in the past century.
A ketogenic diet may help people suffering from drug-resistant epilepsy.
Ketogenic diet for epilepsy
Not all dietary deficiencies are detrimental to the brain. In fact, research shows that people with drug-resistant epilepsy – a condition in which brain cells fire uncontrollably – can reduce the number of seizures by adopting an ultralow-carbohydrate regimen, known as a ketogenic diet, in which 80% to 90% of calories are obtained from fat.
Carbohydrates are the preferred energy source for the body. When they are not available – either because of fasting or because of a ketogenic diet – cells obtain fuel by breaking down fats into compounds called ketones. The utilization of ketones for energy leads to profound shifts in metabolism and physiology, including the levels of hormones circulating in the body, the amount of neurotransmitters produced by the brain, and the types of bacteria living in the gut.
Researchers think that these diet-dependent changes, especially the higher production of brain chemicals that can quiet down neurons and decrease levels of inflammatory molecules, may play a role in the ketogenic diet’s ability to lower the number of seizures. These changes may also explain the benefits of a ketogenic state – either through diet or fasting – on cognitive function and mood.
desactivado en tu navegador.</div></div>
Some foods can negatively affect your memory and mood.
Sugar, saturated fats, and ultra-processed foods
Excess levels of some nutrients can also have detrimental effects on the brain. In humans and animal models, elevated consumption of refined sugars and saturated fats – a combination commonly found in ultra-processed foods – promotes eating by desensitizing the brain to the hormonal signals known to regulate feelings of fullness and satisfaction.
Interestingly, a diet high in these foods also desensitizes the taste system, making animals and humans perceive food as less sweet. These sensory alterations may affect food choice as well as the reward we obtain from food. Research shows, for example, that people’s responses to ice cream in brain areas important for taste and reward are dulled when they eat it every day for two weeks. Some scientists believe this decrease in food reward signals may enhance cravings for even more fatty and sugary foods, similar to the way smokers crave cigarettes.
High-fat and processed-food diets are also associated with lower cognitive function and memory in humans and animal models as well as a higher incidence of neurodegenerative diseases. However, scientists still don’t know if these effects are due to these foods or to the weight gain and insulin resistance that develop with long-term consumption of these diets.
Time scales
This brings us to a critical aspect of the effect of diet on the brain: time. Some foods can influence brain function and behavior acutely – such as over hours or days – while others take weeks, months, or even years to have an effect.
For example, eating a slice of cake rapidly shifts the fat-burning, ketogenic metabolism of an individual with drug-resistant epilepsy into a carbohydrate-burning metabolism, increasing the risk of seizures. On the other hand, it takes weeks of sugar consumption for taste and the brain’s reward pathways to change, and months of vitamin C deficiency to develop scurvy. Finally, when it comes to diseases like Alzheimer’s and Parkinson’s, risk is influenced by years of dietary exposures in combination with other genetic or lifestyle factors such as smoking.
In the end, the relationship between food and the brain is a bit like the delicate Goldilocks: We need not too little, not too much, but just enough of each nutrient.
Written by Monica Dus, Associate Professor of Molecular, Cellular, and Developmental Biology, University of Michigan.
VER ARTICULO: https://scitechdaily.com/a-neuroscientist-explains-how-diet-can-influence-mood-behavior-and-more/
TRADUCCIÓN (GOOGLE)
Una neurocientífica explica cómo la dieta puede influir en el estado de ánimo, el comportamiento,..
Por MONICA DUS, UNIVERSIDAD DE MICHIGAN 29 DE AGOSTO DE 2022
Lo que comemos importa, y tener la cantidad justa de nutrientes esenciales es clave para nuestra salud en general.
Durante los largos viajes marítimos de los siglos XV y XVI, un período que se conoce como la Era del Descubrimiento, los marineros experimentaron visiones de alimentos sublimes y campos verdes. El descubrimiento de que no eran más que alucinaciones después de meses en el mar fue insoportable. Mientras algunos marineros lloraban con anhelo, otros se tiraban por la borda.
Se sospechaba que la cura para estos desgarradores espejismos sería un brebaje de productos químicos complejos. Sin embargo, resultó que el antídoto era bastante simple: el zumo de limón. Estos marineros sufrían de escorbuto, una enfermedad causada por la deficiencia de vitamina C, la vitamina C es un micronutriente esencial que la gente adquiere al comer frutas y verduras.
La vitamina C es importante para la producción y liberación de neurotransmisores, los mensajeros químicos utilizados por el cerebro. Sin ella, las células cerebrales no se comunican eficazmente entre sí, lo que puede provocar alucinaciones.
Como ilustra este famoso ejemplo de los primeros exploradores, hay una estrecha conexión entre la comida y el cerebro, que científicos como yo estamos trabajando para desentrañar. Como científico que estudia la neurociencia de la nutrición en la Universidad de Michigan, me interesa principalmente cómo los componentes de los alimentos y sus productos de degradación pueden modificar las instrucciones genéticas que controlan nuestra fisiología.
Más allá de eso, otro objetivo de mi investigación es entender cómo la comida puede influir en nuestros pensamientos, estados de ánimo y comportamientos. Aunque todavía no podemos prevenir o tratar las afecciones cerebrales con dieta, científicos como yo estamos aprendiendo mucho sobre el papel que desempeña la nutrición en los procesos cerebrales cotidianos que nos convierten en lo que somos.
Tal vez no sea sorprendente que un delicado equilibrio de nutrientes sea clave para la salud cerebral: las deficiencias o excesos de vitaminas, azúcares, grasas y aminoácidos pueden influir en el cerebro y el comportamiento de manera beneficiosa o perjudicial.
Llevar una dieta completa que incluya un suministro equilibrado de todas las vitaminas y minerales esenciales es importante para la salud cerebral.
Vitaminas y deficiencias minerales
Al igual que con la vitamina C, los déficits de otras vitaminas y minerales también pueden conducir a enfermedades nutricionales que afectan negativamente al cerebro de los seres humanos. Por ejemplo, los bajos niveles dietéticos de vitamina B3/niacina, que normalmente se encuentran en la carne y el pescado, causan pelagra, una enfermedad en la que las personas desarrollan demencia.
La niacina es esencial para que el cuerpo convierta los alimentos en energía y bloques de construcción, proteja el plan genético del daño ambiental y controle la cantidad de ciertos productos genéticos que se fabrican. En ausencia de estos procesos críticos, las células cerebrales, también conocidas como neuronas, funcionan mal y mueren prematuramente. Esto puede provocar demencia.
En los modelos animales, disminuir o bloquear la producción de niacina en el cerebro promueve el daño neuronal y la muerte celular. Por otro lado, se ha demostrado que la mejora de los niveles de niacina mitiga los efectos de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Huntington y el Parkinson. Aunque los resultados todavía no son concluyentes, los estudios observacionales en humanos indican que niveles suficientes de niacina pueden proteger contra estas enfermedades.
Curiosamente, la deficiencia de niacina causada por el consumo excesivo de alcohol puede provocar efectos similares a los que se encuentran con la pelagra.
Otro ejemplo de cómo una deficiencia de nutrientes afecta a la función cerebral se puede encontrar en el elemento yodo, que, al igual que la niacina, debe adquirirse de la dieta. Está presente de forma natural en mariscos y algas marinas, y también se puede obtener a través de la sal yodada. El yodo es un componente esencial para las hormonas tiroideas: moléculas de señalización que son importantes para muchos aspectos de la biología humana, incluidos el desarrollo, el metabolismo, el apetito y el sueño. Los bajos niveles de yodo impiden la producción de cantidades adecuadas de hormonas tiroideas, lo que perjudica estos procesos fisiológicos esenciales.
El yodo es particularmente importante para el cerebro humano en desarrollo. De hecho, antes de que la sal de mesa se complementara con este mineral en la década de 1920, la deficiencia de yodo era una de las principales causas de discapacidad cognitiva en todo el mundo. Se cree que la introducción de la sal yodada contribuyó al aumento gradual de las puntuaciones de coeficiente intelectual en el siglo pasado.
Una dieta cetogénica puede ayudar a las personas que sufren de epilepsia farmacorresistente.
Dieta cetogénica para la epilepsia
No todas las deficiencias dietéticas son perjudiciales para el cerebro. De hecho, las investigaciones muestran que las personas con epilepsia resistente a los medicamentos, una afección en la que las células cerebrales se disparan incontrolablemente, pueden reducir el número de convulsiones mediante la adopción de un régimen de hidratos de carbono ultrabajos, conocido como dieta cetogénica, en el que entre el 80% y el 90% de las calorías
Los carbohidratos son la fuente de energía preferida para el cuerpo. Cuando no están disponibles, ya sea por ayuno o por una dieta cetogénica, las células obtienen combustible descomponiendo las grasas en compuestos llamados cetonas. La utilización de cetonas para obtener energía conduce a cambios profundos en el metabolismo y la fisiología, incluidos los niveles de hormonas que circulan en el cuerpo, la cantidad de neurotransmisores producidos por el cerebro y los tipos de bacterias que viven en el intestino.
Los investigadores piensan que estos cambios dependientes de la dieta, especialmente la mayor producción de productos químicos cerebrales que pueden calmar las neuronas y disminuir los niveles de moléculas inflamatorias, pueden desempeñar un papel en la capacidad de la dieta cetogénica para reducir el número de convulsiones. Estos cambios también pueden explicar los beneficios de un estado cetogénico, ya sea a través de la dieta o el ayuno, en la función cognitiva y el estado de ánimo.
Algunos alimentos pueden afectar negativamente a la memoria y el estado de ánimo.
Azúcar, grasas saturadas y alimentos ultraprocesados
El exceso de niveles de algunos nutrientes también puede tener efectos perjudiciales en el cerebro. En los modelos humanos y animales, el consumo elevado de azúcares refinados y grasas saturadas, una combinación que se encuentra comúnmente en los alimentos ultraprocesados, promueve la alimentación al desensibilizar al cerebro a las señales hormonales que se sabe que regulan los sentimientos de plenitud y satisfacción.
Curiosamente, una dieta rica en estos alimentos también desensibiliza el sistema gustativo, haciendo que los animales y los humanos perciban los alimentos como menos dulces. Estas alteraciones sensoriales pueden afectar a la elección de alimentos, así como a la recompensa que obtenemos de los alimentos. Las investigaciones muestran, por ejemplo, que las respuestas de las personas a los helados en áreas cerebrales importantes para el gusto y la recompensa se embotan cuando lo comen todos los días durante dos semanas. Algunos científicos creen que esta disminución de las señales de recompensa alimentaria puede mejorar los antojos de alimentos aún más grasos y azucarados, de manera similar a la forma en que los fumadores anhelan los cigarrillos.
Las dietas altas en grasas y de alimentos procesados también se asocian con una menor función cognitiva y memoria en modelos humanos y animales, así como con una mayor incidencia de enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo, los científicos todavía no saben si estos efectos se deben a estos alimentos o al aumento de peso y la resistencia a la insulina que se desarrollan con el consumo a largo plazo de estas dietas.
Escalas de tiempo
Esto nos lleva a un aspecto crítico del efecto de la dieta en el cerebro: el tiempo. Algunos alimentos pueden influir agudamente en la función y el comportamiento del cerebro, como durante horas o días, mientras que otros tardan semanas, meses o incluso años en tener un efecto.
Por ejemplo, comer una rebanada de pastel cambia rápidamente el metabolismo cetogénico que quema grasa de un individuo con epilepsia resistente a los medicamentos a un metabolismo que quema carbohidratos, lo que aumenta el riesgo de convulsiones. Por otro lado, se necesitan semanas de consumo de azúcar para que el gusto y las vías de recompensa del cerebro cambien, y meses de deficiencia de vitamina C para desarrollar escorbuto. Por último, cuando se trata de enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson, el riesgo se ve influenciado por años de exposiciones dietéticas en combinación con otros factores genéticos o de estilo de vida como el tabaquismo.
Al final, la relación entre los alimentos y el cerebro se parece un poco a los delicados Ricitos de Oro: no necesitamos muy poco, ni demasiado, sino solo lo suficiente de cada nutriente.
Escrito por Monica Dus, profesora asociada de Biología Molecular, Celular y del Desarrollo, Universidad de Michigan.
Comentarios
Publicar un comentario