뇌와 영양

청소년을 위한 신경과학

Nutrition and the Brain

 

영양과 뇌

당신의 뇌는 마치 자동차와 같습니다. 자동차는 제대로 움직이기 위해 가솔린, 석유, 브레이크액 등의 원료들을 필요로 합니다. 뇌도 제대로된 역할을 하기 위해 특별한 물질들을 필요로 합니다 : 글루코스, 비타민, 미네랄, 다른 필수적인 화학물질들 등. 예를 들어, 뇌의 연료(에너지)는 글루코스입니다. 탄수화물이나 글루코스로 전환될 수 다른 음식을 섭취함으로써 당신은 글루코스를 얻을 수 있습니다.

뇌는 새로운 연접을 형성하거나 축색돌기의 지방질 수초인 미엘린의 추가 등을 위해서 적절한 단백질과 지방을 합성해야 합니다. 이렇게 새로운 뇌 단백과 지방을 만들어 내기 위해 음식에 포함된 단백과 지방의 소화된 형태인 아미노산과 지방산 조각을 이용합니다. 정확한 양과 특정 구성 성분의 균형이 없다면 우리 뇌는 적절히 기능하지 못할 것입니다. 필소 영양소의 과소(결핍) 또는 과다(과잉) 섭취는 신경계에 영향을 주게 됩니다. (특정 영양소의 과소 또는 과잉 섭취의 영향은 신경계에 미치는 영양소의 영향에 관한 표를 참고하세요.)

어휘

아미노산: 단백질의 구성 요소; 유기 복합체

단백질: 아미노산으로 만들어진 큰 분자. 예로 효소, 호르몬이 있음.

비타민: 신체가 적절한 기능을 하는데 필수적인 물질로 음식을 통해 얻게 됨. 효소 역할을 도움.

필수 비타민 또는 미네랄: 신체는 생산해 내지 않으나 몸에서 필요한 비타민과 미네랄. 따라서 이러한 물질들은 음식을 통해 반드시 설취해야 한다. Therefore, these materials must be taken in as part of the diet.

지질(지방): 모든 지방이 나쁜 것은 아닙니다. 사실, 몇몇 지방은 적절한 뇌 기능에 필수적입니다. 뇌에 중요한 두가지 지질은 오메가 6번, 3번 지방산 입니다. 오메가 3번 지방산이 낮은 식습관은 특히 망막에 영향을 주게 되어 시각 문제를 유발 할 수 있습니다. 동물 연구에서 오메가 3번 지방산이 없는 음식을 먹게 되면 학습, 동기, 운동에 문제를 야기하고 전두엽에서 도파민과 세로토닌을 신경전달 물질로 사용하는 조직에 영향을 주는 것으로 보입니다. 오메가 6번 지방산도 신경전달 물질 유리와 뉴런의 글루코스 이용 능력에 영향을 미쳐 적절한 뇌기능에 중요합니다.

식이와 신경전달물질들

특정 식품은 몇몇 신경전달물질들의 전구체(최초물질)를 포함합니다. 특정 전구체가 부족한 식이는 뇌에서 적절한 신경전달물질 전구체의 합성을 못하도록 할 것입니다. 신경전달물질이 불균형을 이루면 신경학적, 정신적 장애가 나타날 것입니다. 신경전달물질 전구체의 예는 아래와 같습니다:

아스파르트 산(Aspartic Acid) 아스파르트산염 합성에 사용; 땅콩, 감자, 달걀, 곡물에 함유.

콜린(Choline) 아세틸콜린 합성에 사용; 달걀, 간, 대두에 함유.

글루타민 산(Glutamic Acid) 글루타민산염 합성에 사용; 밀, 감자에 함유.

페닐알라닌(Phenylalanine) 도파민 합성에 사용; 사탕무, 대두, 아몬드, 달걀, 육류, 곡류에 함유.

트립토판(Tryptophan) 세로토닌 합성에 사용; 달걀, 육류, 탈지유, 바나나, 요구르트, 우유, 치즈에 함유.

타이로신(Tyrosine) 노프에피네프린 합성에 사용; 우유, 육류, 생선, 협과에 함유.

뇌에 도달하기까지의 여정

영양소는 뇌에 이르기까지 까다로운 경로를 따라야 하고 몇가지 난관을 극복해야 합니다:

1. 체내로 들어와야 합니다 : 섭취되지 않는다면, 영양소가 우리의 뇌에서 사용되어질 수 없습니다.
2. 일단 위에서, 어떤 음식물을 소화시키는 산에 의해 파괴되지 않아야 합니다.
3. 소화기관을 거치면서 영양소는 소장을 덮고있는 세포를 통해 흡수 되어야 하고 혈관벽을 통해 혈류로 운반되어야 합니다.
4. 간을 통해 혈액이 이동하는 동안 영양소는 대사(파괴)되지 않아야 합니다.
5. 혈류 내에서, 영양소는 소혈관들을 지나 뇌조직으로 유입되어야 합니다. 이러한 혈액에서 뉴런으로의 운반은 혈액 뇌 관문에 의해 저해 됩니다.

혈액 뇌 관문(BBB)

혈액 뇌 관문(BBB)은 많은 물질이 뇌로 들어오지 못하게 함과 동시에 영양소가 뇌로 유입되도록 해 줍니다. 혈액 뇌 관문을 혈액과 뉴런 사이의 벽처럼 생각할 수도 있습니다. 혈액으로부터 뉴런에 도달하기 위해 어떤 물질은 이 벽을 통과해야 합니다. 혈액 뇌 관문을 통과하는 세가지 방법:

1. 혈액 뇌 관문의 “구멍”에 맞는 물질.
2. 특이 운반체에 의해 혈액 뇌 관문을 통해 운반될 수 있는 물질.
3. 혈액 뇌 관문을 파괴할 수 있는 물질.

영양 실조와 뇌

비타민과 미네랄 결핍은 아래의 요인에 의해 야기됩니다:

1. 기아
2. 올바르지 못한 식습관
3. 비타민과 미네랄 흡수 결핍
4. 소화기관의 손상
5. 감염
6. 알코올 중독

태아의 뇌 성장은 임신 10-18주 사이에 급격히 일어나 이 기간 동안 임부가 영양가 있는 음식을 섭취하는 것이 중요합니다. 또한, 뇌 발육은 출생 직전 그리고 출생 후 약 2년 동안 왕성하게 일어나게 됩니다. 급격한 뇌 발육이 이루어지는 이러한 시기 동안의 영양 결핍은 신경계에 파괴적인 영향을 끼치고 뉴런뿐만아니라 신경교세포의 발달과 성장에도 영향을 줍니다. 신경교세포에의 영향은 미엘린의 발달에 변화를 주게되는데, 출생 후 몇년에 걸쳐 축색돌기 주변에 미엘린의 형성이 지속되기 때문입니다.

건강하지 못한 식습관을 가졌던 임부의 아기는 정신 지체의 형태나 행동 문제를 보일 수 있습니다. 또한 출생 후 몇년 동안 충분한 영양소를 섭취하지 못한 어린이들은 이후에 발달 장애를 보이게 됩니다. 종종 영양부족과 정신적, 신체적 학대와 같은 환경문제가 행동장애와 결부해 나타날 수 있습니다. 그러므로 행동자애의 정확한 요인을 결정짓기는 어렵습니다.

모든 나쁜 식습관에 의한 영향이 영구적인 것은 아니기때문에, 영양 부족에 의한 몇가지 영향은 적절한 식이로 복구될 수 있습니다. 연구자들은 영양 부족의 시기가 문제 발생의 유무를 결정하는 중요한 요인이라 믿습니다. 이는 뇌의 한 부분이 성장하고 필요로 하는 특정 영양소가 제때에 공급되지 못하면 그 부분에 특정 문제를 야기할 것임을 의미합니다.

영양소-뇌-행동 사이의 관계 연구

영양소가 뇌와 행동에 어떤 영향을 주는가에 대한 영구는 비교적 새롭습니다. 과학자들은 이제 막 특정 영양소의 변화가 뇌와 신경에 어떻게 영향을 주어 지능, 감정, 사람들의 행동을 변화 시키게 되는지 알아가고 있습니다. 영양소-뇌-행동의 상호작용을 조사하기 위한 실험, 특히 영양부족의 영향에 대한 것은 몇가지 이유때문에 어렵습니다:

1. 영양 부족과 환경적 요인 사이에 연관성이 있습니다. 따라서 행동의 변화는 단지 영양 부족때문에 일어나는 것이 아닙니다. 교육, 사회적 또는 가족적 문제와 같은 다른 요인들이 행동에 영향을 줄 수 있습니다.
2. 인간의 식습관에서 단 한가지 물질만을 변화시키기는 어렵습니다. 그러므로 특정 비타민이나 미네랄이 어떤 행동에 영향을 준다고 결정하는 것은 어렵습니다. 윤리적인 이유로 사람을 대상으로 특정 영양소를 섭취하지 못하도록 하는 실험은 행해질 수 없기때문에, 많은 자료들이 동물 실험으로부터 얻어집니다. 인간을 대상으로 하는 연구는 일반적으로 여러 영양소가 부족한 상황인 기아와 굶주림의 영향을 연구하는 것에 제한됩니다.
3. 사람들은 다른 음식에 다른 방식으로 반응을 나타냅니다. 다시 말해, 다른 영양소에 대한 신체의 반응과 욕구에 큰 개인차를 보입니다.
4. 식이의 변화는 위약효과를 보일 수 있습니다. 위약효과는 한 개인이 어떤 변화가 일어날 것이라는 생각을 함에 따라 나타나게 됩니다. 다시 말해, 만약 어떤 사람이 식이의 변화가 행동에 영향을 미칠 것이라 생각한다면, 그 영양소가 변화를 초래하지 않는다 하더라도 실제 행동에 영향을 미칠 것입니다. 따라서 연구는 피험자와 연구자 모두 누가 변화된 식이를 받았는지 모르는 이중맹검법에 따라 위약 대조군과 실험군을 두어야 합니다.
5. 지능에 대한 정의는 논쟁의 여지가 있습니다. 예를들어, IQ검사가 지능을 정확하게 측정한다고 믿지 않는 사람들에게 음식이 지능에 영향을 주어왔다는 것을 주장하기는 어렵습니다.

경고: 고용량의 비타민이나 미네랄을 섭취하는 것과 같은 식이나 영양 보충 프로그램을 시작하기 전에 항상 건강 관리 전문가와 상의하십시요. 식이에 있어서 약간의 변화가 당신의 건강에 큰 영향을 줄 수 있습니다.

영양소와 뇌에 대한 좀더 자세한 내용을 원한다면,참고:

1. 어린이 영양부족
2. 철결핍
3. 여전히 남아 있는 납의 위험성 - 미 식품의약국
4. 미국인을 위한 식이요법 가이드
5. 식이 보충제의 FDA가이드
6. 일일섭취권장량
7. 위기에 처한 건강 - 미 식품의약국
8. 생선에 있는수은
9. 음식물에 있는 납

참고:

1. Brick, J and Erickson, C.K. Drugs, the Brain, and Behavior. The Pharmacology of Abuse. New York: Haworth Press, 1998.
2. Coleman, M. and Gillberg, C. The Schizophrenias. A biological approach to the schizophrenia spectrum disorders. New York: Springer, 1996.
3. Chafetz, M.D. Nutrition and Neurotransmitters. The Nutrient Bases of Behavior. Englewood Cliffs: Prentice Hall, Inc., 1990.
4. Dhopeshwarkar, G.A. Nutrition and Brain Development. New York: Plenum Press, 1983.
5. Edelson, E. Nutrition and the Brain. New York: Chelsea House, 1988.
6. Mahan, L.K. and Escott-Stump, S. Krause's Food, Nutrition, and Diet Therapy. Philadelphia: W.B. Saunders