Тот факт, что головной мозг потребляет до 25% всей полученной организмом энергии, подчеркивает важность адекватного питания в поддержании как здоровья головного мозга, так, соответственно, и уровня интеллекта. Интеллект является критической когнитивной функцией, которая хорошо охарактеризована, как и нейроучеными так и психологами, но то, как именно пищевой статус связан с нейронными механизмами, которые этот интеллект и поддерживают, неизвестно.

Достоверно известно, что у людей, соблюдающих Средиземноморскую диету по сравнению с другими людьми отмечается более медленное старение головного мозга. Фактически, обилие полиненасыщенных жирных кислот считается ведущим фактором метаболических преимуществ данной диеты, оказывающих свое поддерживающие влияние на структуру и функцию головного мозга.

Большое количество научных свидетельств указывают на то, что изменения в эффективности взаимодействия между областями мозга надёжно указывают на различия в уровне интеллекта. Недавние исследования свидетельствуют о ключевой роли соединений между префронтальной и теменной корой, представляющих собой дорсальную сеть внимания, в формировании индивидуальных отличий по уровню интеллекта. Современные достижения в области нейровизуализации дают доступ к новому инструменту, который реализует принципы теории графов для измерения и оценки нейронных сетей. Метрики теории графов позволяют довольно точно охарактеризовать сложную сетевую организацию головного мозга с информационным потоком через функциональные сети мозга (дефолт-система мозга, дорсальная сеть внимания, цингуло-оперкулярная сеть), предопределенные высоким уровнем кластерезации и короткой длиной путей между областями мозга.

Ученые из Иллинойского университета провели исследование, позволяющее выявить зависимость уровня интеллекта от типа пищевого статуса, используя передовые методики нейронаук и эпидемиологии питания. В данном исследовании проводилась оценка пищевого статуса испытуемых, а конкретно соотношение полиненасыщенных и насыщенных жирных кислот в плазме крови, как высокочувствительный и высокоспецифичный маркер. Важно, что раньше не были проведены исследования, позволяющие определить влияние статуса питания на нейронные сети, которые лежат в основе когнитивных функций.

В исследовании приняли участие 122 пациента “Carl Foundation Hospital” в возрасте от 65 до 75 лет с сохранными когнитивными функциями (более 26 баллов по шкале MMSE). В ходе исследования испытуемые проходили оценку интеллекта, фМРТ-исследование головного мозга, а также исследование пищевого статуса. Интеллект оценивался по сокращенной шкале Векслера (WASI-II), используя четыре подтеста: кубики Косса, недостающие детали, словарный и подтест сходства.

Во время сканирования испытуемым было показано белое перекрестье на черном фоне и дано задание лежать неподвижно, сосредоточится на представленном перекрестье и держать глаза открытыми. На основе полученных данных фМРТ были изучены количество и длина нейронных связей и построены графы (типа “Мир тесен”) для следующих семи нейронных сетей: сеть пассивного режима работы мозга (дефолт-система мозга), фронто-париетальная сеть, дорсальная и вентральная сети внимания, лимбическая сеть, соматомоторная сеть и визуальная сеть.

Был проведен анализ жирных кислот, извлечённых из плазмы крови испытуемых методами Фолча, Лис и Слоун-Стэнли. В зависимости от наличия и преобладания тех или иных типов жирных кислот выделено 4 статистически значимых профиля пищевых биомаркеров, каждый из которых был присвоен каждому из участников:

SFA (saturated fatty acids) – состоящий из насыщенных жирных кислот и одной полиненасыщенной жирной кислоты, полученных или заново синтезированных из насыщенных жирных кислот, полученных с пищей.

SEED OIL – состоящий из насыщенных жирных кислот и одной полиненасыщенной жирной кислоты, полученных или заново синтезированных из насыщенных жирных кислот, полученных из масел семян.

MIXED – состоит из насыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, полученных из различных источников.

MUFA (monounsaturated fatty acids) – состоит только из полиненасыщенных жирных кислот.

Далее был проведен статистический анализ полученных данных для моделирования взаимосвязи между полученными графами, уровнем интеллекта и профилями пищевых бирмаркеров.

Результаты оказались следующими:

Конфигурация графов дорсальной сети внимания и фронто-париетальной сети способны прогнозировать уровень интеллекта. Предыдущие работы поддерживают мнение, что функциональная связность как во фронто-париетальной коре, так и дорсальной сети внимания лежит в основе интеллекта. В отношении когнитивных функций дорсальная сеть внимания обеспечивает внешнее внимание, а фронто-париетальная сеть играет ключевую роль в целенаправленном внимании. Традиционно считалось что именно фронто-париетальная сеть ответственная за интеллект. Однако с годамами регионы, которые обычно были связаны с фронто-париетальной корой, переходят в сеть дорсального внимания. Важно то, что задачи интеллекта задействуют латеральную префронтальную кору вместе с префронтальными регионами, составляющие дорсальную сеть внимания. Более того, производительность интеллекта зависит от организации функциональных сетей и возрастная дезорганизация этих сетей связана с худшим интеллектом.

Конфигурация графа дорсальной сети внимания надежно связана с высоким уровнем жирных кислот MUFA-профиля. Было показано, что мононенасыщенные жирные кислоты противодействуют пагубным влияниям насыщенных жирных кислот на функции головного мозга. Кроме того, диетические профили, содержащие высокие уровни полиненасыщенных жирных кислот улучшают метаболизм в областях дорсальной сети внимания.

Высокие уровни жирных кислот MUFA-профиля предсказывают повышенный уровень интеллекта, и связаны с более медленным снижением когнитивных способностей у пожилых людей.

Конфигурация графа дорсальной сети внимания полностью опосредовала связь между MUFA-профилем и уровнем интеллекта. Данный вывод основан на предыдущих трех пунктах и предлагает новое понимание взаимосвязи между питанием, когнитивными функциями и здоровьем головного мозга.

Общие результаты исследования свидетельствует о том, что уровень интеллекта зависит не только от лежащих в его основе нейронных сетей, но также и от пищевого статуса. Однако данное исследование позволяло изучить эту взаимосвязь только в один конкретный момент времени. Для получения более подробных данных о механизмах влияния пищевого статуса необходимо проводить долгосрочное исследование, более подробно оценивая нейропсихологический статус и учитывая физиологические факторы, оказывающие прямое влияние на функцию головного мозга (гипертензия, метаболические нарушения).

Подготовил: Долгов В.В.

Источник: Zamroziewicz M. K. Nutritional status, brain network organization, and general intelligence. NeuroImage. Volume 161, 1 November 2017, Pages 241-250