护脑食品与智力关系探讨

于营养素失衡或地方性营养素缺乏而造成的智力落后，在我国乃至全世界都时常见到。随着独生子女制度在我国的推行，儿童智力问题牵系千家万户，各个层次、各个年龄阶段及各个民族的每一位公民，无一例外地希望自己能够聪明健康。增智功能性食品，展现出广阔的市场前景与发展潜力。

一、智力和学习记忆力的定义

（一）智力

有关智力的概念，历来众说纷纭。多数认为，智力是个体认识过程中各种能力的综合，其中以抽象思维能力为核心。尤其在教育学理论中，将儿童在学习过程中，所表现出来的观察力、注意力、记忆力、想象力、思维力和创造力等总称为智力。

美国著名的心理学家D.Wechsler（韦氏）认为，智力是一个人有目的地行动、理智地思考及有效地应付环境的整体或综合能力。

为了进一步认识“智力”，需同时理解“能力”这一概念。对能力的研究，首先要注意人与人在活动效率上的差异，活动效率是活动成绩与活动时间的比率。决定这个比率大小的主体，有四个因素：

①身体健康状况；

②活动动机的强弱；

③与这个活动有关的经验，即知识技能；

④能力。

有鉴于此，可以将“能力”定义为：人所具备的那些除身体健康状况、动机和经验以外的对活动效率起决定作用的条件。能力分为两类：

①一般能力；

②特殊能力。

一般能力指的是从事任何活动都需要的能力，如观察力、记忆力、注意力、想象力和思维力等，也就是人们通常所理解的智力，可用智商来表示。特殊能力是指某些特殊性活动才需要的能力，如音乐节奏感、色彩鉴别力、设计能力和表演能力等，它们与智力测验成绩没有相关。

通常情况下，人人都有一般能力（智力），但不一定都有特殊能力；多数人的一般能力不差，但缺乏突出的特殊能力。但有极个别人的一般能力很差，但特殊能力却很突出。这方面最为极端的例证，就是“白痴天才”。

（二）智商

从理论上说，凡是客观的东西都可以数与量的形式出现。智力是客观存在的，所以也能数量化。但作为客观存在的智力，与通常看得见摸得着的物质现象有着本质的区别，要对智力进行测量要困难得多，比较难以进行数量化，所以有关智力测量方法至今还不太完善。

对于智力测量，常用智商（intelligence quotient，IQ）作为衡量尺度，表示智力的单位。所谓智商，是以智力年龄（MA）除以实际年龄后再乘以100换算而成整数，即如式（6-1）所示。

这个数值，又称为比率智商（ratio IQ，RIQ）。它表示一个儿童在智力发展上与其他同龄儿童相比时的相对水平，能显示先进或落后到什么程度。少儿期智龄与实龄基本上是呈同步增长的，但到了一定年龄，智力就不再与年龄一起增长了。

（三）学习记忆力

学习是个体在特定情境下，由于练习或反复经验而产生的行为或行为潜能比较持久的变化。学习是指经验（习惯、行为、感知或思维）的获得与发展，记忆则是通过学习获得经验的保存与再现。学习与记忆是两个不同而又密切联系的神经生物学过程，是大脑的重要功能。

记忆包括识记、保持、再认和回忆四个过程。识记是指通过学习在大脑中留下痕迹的过程，保持是使这些痕迹趋于巩固与保存的过程，再认是联系现实刺激与以往痕迹的过程，而回忆则是将贮在脑细胞内的记忆痕迹加以重现或重新活跃的过程。识记可认为是一种学习过程，而保持、再认与回忆则是将通过学习获得的记忆痕迹由短时不稳定状态逐渐，转化为长时牢固状态，并加以储存下来的过程。

随着年龄的增长，在脑内存储的信息越来越多，这些大量的信息常在脑内自发地活动起来，会妨碍人脑对某一特定事情的回忆引起注意力的分散，并产生干扰或抑制作用。

二、影响学习记忆力的物质基础

组成大脑的左右两个半球表面凹凸不平，有很多深浅不等的沟裂。沟裂之间的隆起称为脑回，在脑半球的内侧面有一个海马回，与智力的关系十分密切，在学习记忆过程中起关键作用。脑的正常功能，取决于足够数量的脑细胞及其合成、分泌足够数量的神经递质。

（一）神经递质的定义和种类

神经元是神经系统的结构与功能单位，包括神经细胞体及其发出的轴突与树突。根据功能的不同，神经元可分为以下三类：

①感觉神经元（接受刺激产生冲动）；

②运动神经元（支配肌肉运动或腺体分泌）；

③中间神经元。

不同神经元之间的接触部位称为突触。神经冲动通过突触时，从神经末梢释放一些神经递质，跨过突触间隙作用于效应细胞上的受体，从而完成神经元之间或神经元与其他效应器之间的信息传递。中枢神经系统的各种功能，从肌肉收缩到行为控制，都是在神经递质的参与下完成的。

如表6-1所示，神经递质分为乙酰胆碱、儿茶酚胺、氨基酸和嘌呤4类。还有一些神经肽，如内啡呔、脑啡呔等，除对神经递质产生调节作用外，还可作用于独立的膜受体、胞液受体甚至是细胞核。

表6-1 神经递质的主要类型

（二）乙酰胆碱

目前，有关胆碱与学习记忆之间的密切关系，研究得比较透彻，其中最清楚的要数乙酰胆碱（Ach）。Ach是记忆痕迹形成的必需神经递质，是远事记忆的生理基础，而胆碱与乙酰胆碱辅酶A则是Ach的直接前体。脑内胆碱能回路，即隔区—海马—边缘叶与近事记忆功能密切相关。

Ach通过脑干网状结构上行激活系统，维持大脑觉醒状态，通过摄入胆碱来增加脑内胆碱浓度可增进Ach的合成，增强树突的形成与神经膜的流动性。可选择性影响Ach的化合物，均会影响大脑的学习记忆行为，常见痴呆患者突触前的胆碱能系统活性降低，通过补充Ach可促使正常记忆的形成。人类随年龄的增加，记忆功能退变，这与中枢胆碱能系统功能的下降相平行。

（三）儿茶酚胺

这类神经递质，包括去甲肾上腺素（NE）、5—羟色胺（5-HT）和多巴胺（DA）等。研究表明，往大脑脑室内注射NE或DA，可以改善学习试验中24h后的记忆反应。

中枢NE神经元的胞体集中区域位于脑干的蓝斑核，而蓝斑细胞数量的减少与记忆受损之间明显相关。临床研究发现，蓝斑神经元的退化与老年人记忆衰退高度相关。往老年大鼠脑内移植脑胎蓝斑神经元，可改善动物的记忆缺损。

5-HT神经元的胞体集中区域位于脑干的中缝核团。将5-HT注入大脑的海马回可以抑制不同学习模型的记忆，使用5-HT的前体物质5—羟色胺酸也可以抑制动物的穿梭箱反应。

（四）γ—氨基丁酸

通过调节γ—氨基丁酸（GABA）传递，可改善大脑功能，提高学习记忆能力。将GABA注入侧脑室进行明暗分辨的学习试验，呈现出剂量与时间的依赖性促进作用。(www.xing528.com)

（五）神经肽

存在于中枢神经系统的许多神经肽，不仅影响着神经元的兴奋与抑制过程，而且参与了学习记忆活动的调节功能。例如，促肾上腺皮质激素、β—内啡呔能够增强大脑的注意力与激动力，血管紧张素则可加强记忆的保持与回忆过程。

老年识别与学习记忆能力的衰退，可能与神经肽生物利用率的减少有关。通过神经肽的补充，可以比较有效地改善老年人的记忆力衰退现象。已有部分临床研究，支持这种观点。

三、增智功能性食品的开发

至少有5种神经递质的前体，不能在脑细胞内合成，而必须来自食品。例如，色氨酸是5—羟色胺的前体，酪氨酸或苯丙氨酸是多巴胺和去甲肾上腺素的前体，卵磷脂和胆碱经胆碱乙酰化酶的作用生成乙酰胆碱。

这些神经递质的前体，都不能在大脑内合成，它们在血液中的含量受食品供给量的影响。脑神经元对血液营养成分的变化是很敏感的。色氨酸、胆碱、酪氨酸等对脑功能的影响是多方面的，缺乏时人的精神状态、记忆力、思维和行为表现等都会受到影响。

（一）碳水化合物

成年人的大脑约占体重的2%，血流量却占输出量的14%～15%。脑细胞的代谢很活跃，但脑组织中几乎没有能源物质储备，每克脑组织中糖原的含量仅0.7～1.5μg，所以需要不断地从血液中得到氧与葡萄糖的供应。脑功能活动所需的能量，主要靠血糖氧化来供应，在安静状态下脑的耗氧量，占整个机体耗氧量的20%～30%。

由于血脑屏障（blood-brain barrier）的存在，血液中有多种营养成分是不容易进入脑组织的。脂质是靠扩散作用缓慢进入脑组织的，主要用于维持脑细胞的正常结构与功能。成年人脑很少利用脂肪酸作为能量来源，由氨基酸提供的能量不超过10%。脑组织中大部分的氨基酸，是用来合成蛋白质及神经递质的。

碳水化合物是脑活动的能源，尽管脑仅占全身重量的2%多些，但其所消耗的葡萄糖量却占全身能耗总量的20%以上。尽管如此，通常食品所含的碳水化合物已足够全身（包括脑）活动的需要，不必再额外摄入，可以说碳水化合物是不必特意追求的增智功效成分。但是，蔗糖摄入过量易使脑功能出现神经过敏或神经衰弱等。

（二）脂质

组成大脑成分中有60%以上的是脂质，而包裹着神经纤维称作髓磷脂鞘的胶质部位所含脂质更多。在所构成的脂质中，不可缺少的是亚油酸、亚麻酸之类必需脂肪酸。我国传统认为核桃仁的健脑效果很好，原因之一就是富含必需脂肪酸。红花油和月见草油、胚芽油和鱼油等的必需脂肪酸和不饱和脂肪酸含量很高，都是很好的增智食品配料用油。另外，磷脂是构成脑神经组织和脑脊髓的主要成分之一，应保证充分的数量与质量。早老性痴呆患者摄入含90%磷脂酰胆碱的卵磷脂后，学习、记忆试验的成绩显著好转。老年性痴呆患者摄入含90%磷脂酰胆碱的卵磷脂后，学习、记忆试验的成绩显著好转。

（三）蛋白质

蛋白质是脑细胞的另一主要组成成分，占脑干重的30%～35%，就重量而言仅次于脂质。蛋白质是复杂脑智力活动的基本物质，在脑神经细胞的兴奋与抑制方面，发挥着极其重要的作用。

在婴幼儿出生头2年，蛋白质能量的不足可影响进校后的智力。营养不良者有13.3%智力迟钝，智力正常的仅30%；而社会经济条件相同的对照组，正常智力者达84.2%。

氨基酸作为神经递质或其前体物质而直接参与神经活动，从而影响学习记忆功能。例如，色氨酸和5—羟色氨酸是5-HT的前体，苯丙氨酸和酪氨酸是去甲肾上腺素、多巴胺的前体，肾上腺素和谷氨酸是γ—氨基丁酸的前体。

在调节脑神经兴奋与抑制过程中，脑髓通过酶转换谷氨酸而生成的γ—氨基丁酸，起着重要的作用。学习的开端始于细胞内谷氨酸的释放，随后经历一系列神经活动，导致树突直径的增加而加速神经传导。

L—脯氨酸对小鸡、金鱼与小鼠的记忆损害作用具有立体结构的特异性，D—脯氨酸与L—脯氨酸的较低和较高同系物未见起作用。由于L—脯氨酸并不影响脑内的蛋白质合成，目前认为其致遗忘作用可能与拮抗谷氨酸有关。

正常的血脑屏障，能防止L—脯氨酸进入脑组织，而任何原因引起的血脑屏障功能减弱，会使脑内游离L—脯氨酸增加到致遗忘的水平；并使正常时被排除在外的营养素分子渗入脑组织，从而危及脑的学习记忆功能。

用9.5%赖氨酸和5.9%蛋氨酸喂养大鼠，可提高其在被动回避试验中的记忆功能。以酪蛋白、葡萄糖和丝氨酸喂养小鼠，可预防因饥饿而引起的记忆障碍。

对于老年记忆障碍可用胆碱能类、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和5—羟色氨酸进行前期治疗。用酪氨酸和5—羟色氨酸治疗早老性痴呆与多发梗死、痴呆患者，其学习与记忆功能可获得部分改善。

（四）维生素

神经递质的合成与代谢，必须有各种维生素的参与。维生素A直接参与视神经元的代谢，对视网膜功能有重要的作用。维生素D似乎是通过对钙、磷代谢的调节作用而影响大脑的功能的。维生素B₁、维生素B₂、维生素B₆、烟酸、泛酸等在体内是以辅酶形式参与糖、脂肪和氨基酸代谢的，维生素B₁₂与叶酸参与甲基转移和DNA合成，维生素C在羟化反应中发挥重要的作用。

虽然多种维生素与大脑中枢神经系统的代谢有关，但有关维生素B₁与烟酸缺乏时的神经症状，最引人注意。

维生素B₁与糖代谢关系密切，而脑组织的主要能源来自葡萄糖的氧化，这可能是维生素B₁缺乏容易导致神经系统功能障碍的原因。维生素B₁是体内代谢反应的辅酶，缺乏时可使丙酮酸合成乙酰辅酶A的数量减少，从而抑制脑内Ach的合成影响学习记忆功能。维生素B₁与钙、镁相互作用可调节突触前神经末梢释放Ach，这说明维生素B₁与脑内胆碱能系统之间具有相互作用。

1942年，3万余名英国战俘在改吃新加坡精米膳食6周之后，出现了记忆力减退、精神失常等中枢神经症状。对52个案例的研究表明，有61%的案例丧失近事记忆能力，通过补充维生素B₁后恢复正常。给大鼠喂养缺乏维生素B₁的饲料，会使其丧失被动回避的反应能力，约有50%还丧失了学习能力，经补充维生素B₁后即可明显改善。

缺乏烟酸的典型表现为癞皮病，在发病初期有肢体无力、头晕、失眠、记忆力减退，随着病情的发展会明显出现精神抑郁、性格孤僻等症状。

维生素B₆是芳香族氨基酸脱羧酶的辅酶，与色氨酸代谢、机体内烟酸及多巴胺的生成有密切的关系。维生素B₆作为辅酶参与多种氨基酸的氨基转移、氨基氧化和脱羧反应，缺乏时会增强个体兴奋性，使个体出现惊厥、发育异常及行为失调等现象，长期缺乏维生素B₆还会致脑功能不可逆损伤与智力发育迟缓。

维生素B₁₂与叶酸的缺乏，不仅影响造血系统的功能，也可导致记忆力下降、智力减退及情绪与性格的改变。维生素B₁₂的缺乏可引起无贫血的精神异常，记忆障碍的出现比恶性贫血的血液学症状或脊髓症状的出现还要早几年。约有71%的恶性贫血患者出现记忆力明显减退现象，补充维生素B₁₂后75%的患者在10～27d内逐渐恢复正常。

研究表明，老年人的记忆试验积分与核黄素、维生素C的血浓度显著相关。血液维生素C、维生素B₁₂浓度低的受试者记忆积分显著低于维生素C和维生素B₁₂浓度高的受试者，那些记忆积分显著降低的受试者每日摄取的蛋白质、维生素B₁、维生素B₂、维生素B₆、维生素B₁₂、烟酸和叶酸明显较少。因此，对于营养问题所致的学习记忆障碍，应以综合补充。

（五）矿物元素

尽管脑组织中存在着50多种元素，但并不是每种元素都具有神经化学功能。如表6-2所示，已知有8种微量元素对大脑是必需的，它们大多是作为酶或维生素的辅助因子，在脑代谢过程中起催化剂作用的，因而需要量极微小。

表6-2 中枢神经系统对微量元素的需要

铁、铜、锌等矿物元素，对脑功能的维持十分重要。铁的缺乏除引起贫血外，还会延迟婴儿的精神发育，降低凝视时间，减弱完成任务的动力。学龄前缺铁性贫血儿童的智力会明显出现障碍，注意力不能集中，经常有无目的活动，缺铁儿童由于鉴别、复述能力降低将影响长时记忆的能力。给大鼠喂养无铁饲料2周后即可发生记忆障碍现象，其程度与肝、脑内铁水平直接相关。

钙、磷、锌、锰、碘等与脑功能的关系也很重要。充足的钙对保证大脑进行紧张工作的功效很大，其中最重要的一点就是抑制脑神经的异常兴奋，使脑神经能正常地接受外界环境的各种刺激。日本增智食品对钙的推荐量不低于1g/d。试验表明，往鸡脑内注射钙离子可增强其短时记忆功能。

锌是与DNA复制、修复与转录有关酶的必需微量元素，锌的不足会持续损害神经元细胞的正常生长。大鼠出生早期缺锌，将影响脑组织的正常发育而损害其长时记忆能力，额外补锌可防止或延缓遗传性痴呆症的出现。

严重碘缺乏导致的地方性甲状腺肿患者，常伴有智力发育迟缓和侏儒病，轻中度碘缺乏所致甲状腺肿儿童的智商也明显降低。

（六）具有改善记忆功效的典型配料

具有改善记忆功效的典型配料见表6-3。

表6-3 具有改善记忆功效的典型配料