Γλυκόζη και εγκεφαλική λειτουργία

Η γλυκόζη είναι ένα είδος σακχάρου, από το οποίο εξαρτάται ο εγκέφαλος για την παροχή «καυσίμων». Μελέτες δείχνουν ότι απότομες μειώσεις στη διαθεσιμότητα της γλυκόζης μπορεί να έχουν αρνητική επίδραση στην προσοχή, τη μνήμη και τη μάθηση, και ότι η χορήγηση γλυκόζης μπορεί να βελτιώσει αυτές τις παραμέτρους της γνωσιακής λειτουργίας. Επίσης, ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί περισσότερη γλυκόζη κατά τη διάρκεια προκλητικών νοητικών διεργασιών. Συνεπώς, ίσως είναι ιδιαιτέρως σημαντικό να διατηρούμε τα βέλτιστα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα, προκειμένου να επιτυγχάνεται η καλή γνωσιακή λειτουργία. Η κατανάλωση τακτικών γευμάτων μπορεί να βοηθά προς αυτή την κατεύθυνση.

Η γλυκόζη ως καύσιμο
Η γλυκόζη είναι ένα είδος σακχάρου που βρίσκεται κυρίως στα αμυλούχα τρόφιμα (ψωμί, ρύζι, ζυμαρικά, πατάτες), καθώς και στα φρούτα, τους χυμούς, το μέλι, τις μαρμελάδες και την επιτραπέζια ζάχαρη. Ο οργανισμός μπορεί να διασπάσει τους πεπτόμενους υδατάνθρακες αυτών των τροφίμων σε γλυκόζη, η οποία με τη σειρά της μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας του αίματος στον εγκέφαλο και τα υπόλοιπα όργανα για να παρέχει ενέργεια. Ο οργανισμός διαθέτει αυστηρούς ρυθμιστικούς μηχανισμούς για τις συγκεντρώσεις της γλυκόζης στο αίμα, λειτουργία γνωστή ως ομοιοστασία της γλυκόζης. Μέσω μια διαδικασίας, της λεγόμενης γλυκονεογένεσης, μπορεί ο οργανισμός να φτιάξει τη δική του γλυκόζη από τα δομικά υλικά των πρωτεϊνών και των λιπιδίων. Η γλυκόζη μπορεί να αποθηκευτεί με τη μορφή γλυκογόνου στο συκώτι (ήπαρ) και σε μικρότερο βαθμό στους μύες. Το γλυκογόνο αποτελεί μια αποθήκη ενέργειας που μπορεί να κινητοποιηθεί άμεσα, για να καλύψει μια ξαφνική ανάγκη για γλυκόζη (π.χ. σωματική άσκηση) ή ακόμα και όταν η πρόσληψη γλυκόζης από την τροφή είναι ανεπαρκής (π.χ. σε κατάσταση νηστείας). Έτσι, ο οργανισμός λαμβάνει γλυκόζη, διασπώντας τις αποθήκες γλυκογόνου. Το γλυκογόνο του ήπατος σχεδόν εξαντλείται 12-18 ώρες μετά την κατανάλωση γεύματος, για παράδειγμα κατά τη διάρκεια της νυχτερινής νηστείας, μετά την οποία το σώμα εξαρτάται περισσότερο από την ενέργεια που προέρχεται μέσω της διάσπασης των λιπιδίων.

Οι ενεργειακές ανάγκες του εγκεφάλου

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελείται από ένα πυκνό δίκτυο νευρώνων, ή νευρικών κυττάρων, τα οποία είναι διαρκώς ενεργά, ακόμα και κατά τη διάρκεια του ύπνου. Για να εξασφαλίσει την ενέργεια που απαιτείται για τη διατήρηση αυτής της δραστηριότητας, ο εγκέφαλος στηρίζεται σε μια συνεχή παροχή γλυκόζης από την κυκλοφορία του αίματος. Σε μια υγιεινή δίαιτα το 45-60% της συνολικής ενέργειας θα πρέπει να παρέχεται από υδατάνθρακες. Ένας φυσιολογικού βάρους ενήλικας απαιτεί 200 γρ. γλυκόζης ανά ημέρα, τα δύο τρίτα από τα οποία (περίπου 130 γρ.) χρειάζονται ειδικά για την κάλυψη των αναγκών του εγκεφάλου σε γλυκόζη.

Ο εγκέφαλος ανταγωνίζεται με τα υπόλοιπα όργανα ως προς τη χρήση της γλυκόζης, όταν η συγκέντρωσή της στο αίμα πέφτει πολύ χαμηλά, όπως συμβαίνει κατά τη διάρκεια της ασιτίας. Ελέγχοντας αυστηρά την κατανομή της γλυκόζης υπό τέτοιες συνθήκες, ο εγκέφαλος μπορεί να διατηρήσει το υψηλό επίπεδο δραστηριότητάς του. Αυτό το επιτυγχάνει μέσω δύο κύριων μηχανισμών: ο πρώτος είναι ότι αντλεί γλυκόζη κατευθείαν από το αίμα, όταν στα κύτταρά του υπάρχει έλλειψη ενέργειας, και ο δεύτερος ότι περιορίζει τη διαθέσιμη ποσότητα γλυκόζης για τα υπόλοιπα όργανα του σώματος, ώστε περισσότερη γλυκόζη να είναι διαθέσιμη για τον ίδιο. Οι μηχανισμοί αυτοί είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωση. Σε αντίθεση με τους μύες (συμπεριλαμβανομένων και αυτών της καρδιάς), και του ήπατος, ο εγκέφαλος δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει άμεσα τα λιπαρά οξέα ως καύσιμα.

Γλυκόζη και εγκεφαλική λειτουργία
Παρά την εκλεπτυσμένη αυτή ρυθμιστική διαδικασία, σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου συμβαίνουν σύντομες πτώσεις στη διαθεσιμότητα της γλυκόζης. Αυτές μπορεί να επηρεάσουν διάφορες γνωσιακές λειτουργίες, όπως η προσοχή, η μνήμη και η μάθηση.

Μελέτες σχετικά με τη γλυκόζη έχουν αναδείξει ότι η χορήγησή της μπορεί να βελτιώσει τη γνωσιακή λειτουργία, και συγκεκριμένα τη βραχυπρόθεσμη μνήμη και προσοχή. Οι περισσότερες από αυτές τις μελέτες δίνουν στους συμμετέχοντες μια συγκεκριμένη ποσότητα γλυκόζης σε μορφή ποτού. Μία μελέτη της Sünram-Lea και των συνεργατών της βρήκε ότι ένα ποτό γλυκόζης βελτιώνει σημαντικά τη μακροχρόνια λεκτική μνήμη και τη μακροχρόνια χωρική μνήμη σε νεαρούς ενήλικες. Η επίδραση ήταν ίδια είτε το ποτό καταναλωνόταν μετά από ολονύκτια νηστεία, μετά από 2 ώρες νηστείας έπειτα από το πρωινό γεύμα ή μετά από 2 ώρες νηστείας μετά το μεσημεριανό γεύμα. Παρομοίως, οι Riby και συνεργάτες βρήκαν ότι η γλυκόζη  βελτιώνει τη μνήμη.

Οι πιο απαιτητικές νοητικές διεργασίες φαίνεται να ανταποκρίνονται καλύτερα στη γλυκόζη σε σχέση με τις πιο απλές. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι η πρόσληψη της γλυκόζης αυξάνει υπό συνθήκες ήπιου στρες, στο οποίο συμπεριλαμβάνονται και οι προκλητικές νοητικές εργασίες.

Δεδομένου ότι ο εγκέφαλος είναι ευαίσθητος στις βραχυχρόνιες μειώσεις στις συγκεντρώσεις γλυκόζης και φαίνεται να ανταποκρίνεται θετικά σε αύξησή τους, μπορεί να είναι ωφέλιμο να διατηρούνται οι συγκεντρώσεις της γλυκόζης στο αίμα σε ικανοποιητικά επίπεδα επάρκειας, προκειμένου να διατηρείται αντιστοίχως και η γνωσιακή λειτουργία. Η κατανάλωση τακτικών γευμάτων μπορεί να βοηθά στην επίτευξη αυτής της κατάστασης. Πιο συγκεκριμένα, μελέτες σε παιδιά και εφήβους έχουν δείξει ότι η κατανάλωση πρωινού γεύματος μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση της εγκεφαλικής λειτουργίας, ενισχύοντας την ικανότητα διαχείρισης θεμάτων σχετικών με τη μνήμη και την προσοχή.

Συμπέρασμα
Ο εγκέφαλος είναι ένα πολύ δραστήριο όργανο, το οποίο στηρίζεται στη γλυκόζη ως καύσιμο. Η γλυκόζη προέρχεται είτε άμεσα από τα τρόφιμα και τα ποτά που περιέχουν υδατάνθρακες είτε παράγεται στον οργανισμό από θρεπτικά συστατικά διάφορα των υδατανθράκων. Η διατήρηση των συγκεντρώσεων της γλυκόζης σε ένα βέλτιστο επίπεδο φαίνεται να είναι βοηθητική για τη διατήρηση της καλής γνωσιακής λειτουργίας, ειδικότερα για τις πιο απαιτητικές νοητικές διεργασίες. Ένας χρήσιμος τρόπος για την επίτευξη αυτής της διατήρησης μπορεί να είναι η κατανάλωση τακτικών γευμάτων.

Αναφορές

European Food Safety Authority (EFSA) (2010). Scientific Opinion on Dietary Reference Values for carbohydrates and dietary fibre. EFSA Journal 8(3):1462.
Peters A (2011). The Selfish Brain: competition for energy resources. American Journal of Human Biology 23:29-34.
Peters A, Kubera B, Hubold C, et al. (2011). The Selfish Brain: Stress and eating behavior. Frontiers in Neuroscience 5(74):1-11.
Bellisle F (2004). Effects of diet on behaviour and cognition in children. British Journal of Nutrition 92(Suppl 2):227-232.
Sünram-Lea SI, Foster JK, Durlach P, et al. (2001). Glucose facilitation of cognitive performance in healthy young adults: examination of the influence of fast-duration, time of day and pre-consumption plasma glucose levels. Psychopharmacology 157:46–54.
Riby LM, Law AS, Mclaughlin J, et al. (2011). Preliminary evidence that glucose ingestion facilitates prospective memory performance. Nutrition Research 31(5):370-377.
Hoyland A, Dye L & Lawton CL (2009). A systematic review of the effect of breakfast on the cognitive performance of children and adolescents. Nutrition Research Reviews 22:220-243.

 http://www.eufic.org/article/el/nutrition/carbohydrates/artid/Glucose-mental-performance/