Welchen Einfluss hat Nahrung auf Geist und Gehirn?

Zu effizienten Ernährungsinterventionen für die Gehirngesundheit gehört es, zu wissen, welche Funktionen und Mechanismen gezielt angesprochen werden und wie dies zu tun ist. In diesem Artikel behandeln wir Beispiele verschiedener neurologischer Mechanismen, die durch Nahrung und Ernährungsumstellung verbessert werden können. Dieser Artikel ist ziemlich lang, aber sehr informativ. Viel Spaß beim Lesen!

Mechanismus Nr. 1: Die Netzwerkfunktionen des Gehirns werden durch die Ernährung verbessert

Das menschliche Gehirn verfügt über mehrere Netzwerke, die parallel und integriert arbeiten, um die Wahrnehmung der Welt, emotionale Reaktionen und Gedanken zu erzeugen. Einige Netzwerke modulieren Wahrnehmungen wie Sehen und Hören, und andere sind eher an der Steuerung kognitiver Funktionen wie Planung, Motivation und Gedächtnis beteiligt. Andere Netzwerke sind bei emotionalen Reaktionen aktiv und einige in sozialen Situationen. Die Effizienz der Gehirnnetzwerke kann durch die Ernährung gesteigert werden. In einer Studie setzten Forscher beispielsweise Mäuse auf eine ketogene Diät, die den Verzehr großer Mengen gesunder Fette und geringer Mengen Zucker und Kohlenhydrate beinhaltet. Die Diät verbesserte den Energiestoffwechsel in den vorderen Teilen des Mäusehirns (dem präfrontalen Kortex). Infolgedessen konnten die Mäuse ihre Angst besser kontrollieren und räumliche Probleme lösen.

Ein Nährstoff, der nachweislich die für das Denken wichtigen Gehirnbereiche beeinflusst, ist DHA (Omega-3-Fettsäure). Eine optimale DHA-Zufuhr kann vor Gedächtniserkrankungen schützen und die Stimmung verbessern, wohingegen ein DHA-Mangel zu einer Schrumpfung der für das Gedächtnis und die Stresstoleranz wichtigen Gehirnbereiche (z. B. Hippocampus, Hypothalamus und Kortex) führen kann.

Mechanismus Nr. 2: Die Ernährung liefert Bausteine ​​für die Energieproduktion, Neurotransmitter und „Glückshormone“

Viele Lebensmittel (insbesondere proteinreiche Lebensmittel) enthalten Moleküle, die Zellen zum Aufbau von Gehirnsignalhormonen (also Neurotransmittern) verwenden können, die für optimale Energieniveaus, gutes Gedächtnis, Kreativität und gute Laune erforderlich sind. Zu diesen Hormonen gehören Dopamin (DA), Acetylcholin (ACh), γ-Aminobuttersäure (GABA), Glutamat und Serotonin. Bausteine ​​dieser Neurotransmitter finden sich in Lebensmitteln wie Fleisch, Fisch, Eiern, Obst, essbaren Pflanzen, Wurzeln und pflanzlichen Stoffen.  

So kann beispielsweise der Verzehr von Nahrungsmitteln mit hohem Folsäuregehalt (ein Vitamin der B-Gruppe) die Symptome einer Depression bei depressiven Patienten verringern . Folsäure spielt eine wichtige Rolle bei der Synthese von Dopamin und Serotonin – beides Substanzen, die für Stimmung, Motivation und Energie erforderlich sind. Serotonin ist außerdem wichtig für den Schlaf und Dopamin ist für motorische Bewegungen wichtig .

Mechanismus Nr. 3: Die Ernährung unterstützt die Gehirngesundheit über die Darm-Hirn-Achse

Darm und Neurotransmitter

Die Ernährung beeinflusst den Zustand der Darmmikrobiota (der Mikroorganismen, die in Ihrem Darm leben). Die Darmmikrobiota moduliert die Hormonproduktion im Darm. Einige dieser Hormone gelangen über das Blut zum Gehirn und wirken sich direkt auf das Gehirn aus, während andere das Gehirn beeinflussen, indem sie die Aktivität des Nervensystems erhöhen oder verringern. Der Darm produziert einige der wichtigsten Hormone für die Gehirnfunktion . Beispielsweise werden etwa 90 % des Serotonins (wichtig für Stimmung, Gedächtnis und Schlaf) im Verdauungstrakt produziert. Abnorme Serotoninwerte werden mit Darmproblemen (wie Reizdarmsyndrom, Verstopfung und Krämpfen), Stimmungsproblemen (Feindseligkeit, Impulsivität, Reizbarkeit), Gehirnnebel und Depressionen in Verbindung gebracht . 

Um genügend Serotonin zu produzieren , ist es wichtig, Tryptophan über die Nahrung aufzunehmen . Tryptophan ist eine Aminosäure, die in proteinreichen Lebensmitteln vorkommt. Im Körper wird Tryptophan in 5-Hydroxytryptophan (5-HTP) umgewandelt, das zur Herstellung von Serotonin und Melatonin verwendet wird. Eine tryptophanreiche Ernährung kann die gesunde Serotoninproduktion im Darm unterstützen und Schlaf , Gedächtnis und Zufriedenheit verbessern. Im Gegensatz zu Serotonin kann 5-HTP ungehindert ins Gehirn gelangen (d. h. es kann die Blut-Hirn-Schranke passieren) , was die Serotoninproduktion im Gehirn selbst steigert.

 

Lebensmittel, die die Darmflora verbessern, wie Probiotika und fermentierte Lebensmittel, können die GABA-Signalisierung im zentralen Nervensystem erhöhen . GABA ist ein Neurotransmitter, der für Ruhe, Entspannung und Schlaf wichtig ist. Laut einer Studie an Mäusen kann die Verbesserung der Darmflora Ängste reduzieren und Ruhe und Konzentration verbessern .

Darm und Vagusnerv

Darm und Gehirn stehen in einer wechselseitigen Beziehung. Diese Verbindung, die als Darm-Hirn-Achse bezeichnet wird, funktioniert über einen langen Nerv namens Vagusnerv. Der Vagusnerv entspringt im Hirnstamm und verbindet sich mit bestimmten Rezeptoren auf der Oberfläche des Darms. Die Nervenfasern des Vagusnervs sind die Signalautobahn vom Darm zum Gehirn. Der Vagusnerv verbindet das Gehirn auch mit vielen anderen inneren Organen, darunter Lunge, Herz, Leber und Nieren.

Signale vom Darm an das Gehirn ermöglichen es, den Sättigungsgrad, den Nahrungsbedarf und den Zustand des Stuhlgangs zu beurteilen. Einige der Darmhormone, die die Aktivierung des Vagusnervs verändern, sind Cholecystokinin (CCK, das die Gallensekretion erhöht), Ghrelin (regt den Appetit an) und Leptin (hemmt Hunger und Sättigungssignale). Sie spüren Nährstoffe im Darm, leiten die Signale an das Gehirn weiter und verändern die Gefühle und Verhaltensweisen im Zusammenhang mit Hunger, Sättigung und Essen. Der Vagusnerv beeinflusst viele Funktionen des Darms, wie die Verdauung und die Aufnahme, Speicherung und Mobilisierung von Nährstoffen.

Eine schlechte Ernährung kann zu Entzündungen im Darm führen und einen sogenannten Teufelskreis (lat. circulus vitiosus ) zwischen der Gesundheit des Darms und der Gesundheit des Gehirns erzeugen. Wenn beispielsweise durch eine Entzündung Lücken in der Darmoberfläche zwischen den Epithelzellen entstehen, erhöht sich die Darmdurchlässigkeit. Dies bedeutet, dass einige schädliche Substanzen aus dem Darm in den Blutkreislauf gelangen können. Dies kommt häufig bei Erkrankungen wie entzündlichen Darmerkrankungen (IBD), leichten Entzündungen oder Zöliakie vor. Dies kann auch zu psychischem Stress, Ungleichgewicht des Nervensystems und Gehirnnebel führen.

Ebenso können eine beeinträchtigte Gehirnfunktion, Stress oder Angst die Funktion des Vagusnervs schwächen und Verdauungsprobleme verursachen. Es schwächt die Funktion des Immunsystems und verringert die Durchblutung des Darms, was wiederum das Wachstum schädlicher Pilze und Bakterien im Darm fördert. Schädliche Bakterien und Pilze schädigen das Oberflächengewebe des Darms und erhöhen die Durchlässigkeit des Darms (dies wird auch als Leaky-Gut-Syndrom bezeichnet ). 

Aufgrund der Durchlässigkeit des Darms gelangen die Botenstoffe über die Blut-Hirn-Schranke in den Blutkreislauf und ins Gehirn . Durch die Entzündung wird auch die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke erhöht . Es entsteht eine chronische Entzündung des Gehirns, die die Gehirnfunktion beeinträchtigt und Ängste und Depressionen auslösen kann . 

Deshalb ist es von grundlegender Bedeutung, auf die Darmgesundheit zu achten, wenn das Ziel darin besteht, das Gehirn zu schützen, die Stimmung auszugleichen und Konzentration und Energie für sinnvolle Arbeit und soziale Beziehungen zu haben.

Mechanismus Nr. 4: Ernährung kann Größe und Form des Gehirns verbessern (Neuroplastizität und Neurogenese)

So wie sich Ihr Gewicht und Ihre Körperzusammensetzung als Reaktion auf Ihre Ernährung ändern, kann auch Nahrung die Struktur und Funktion des Gehirns beeinflussen . Dies wird durch einen Mechanismus namens Neuroplastizität gesteuert . Dies bedeutet, dass sich das Gehirngewebe flexibel umformen kann: Einige Bereiche können schrumpfen, andere größer werden und neue Signalwege können gebildet werden . Tatsächlich passiert genau das, wenn Sie neue Informationen lernen oder neue Erinnerungen bilden. 

Diese Veränderungen der Gehirnstruktur werden größtenteils von Lebensstilfaktoren wie Ernährung, Schlaf , Bewegung und Umgebung bestimmt. Art der Ernährung, Zeitpunkt der Mahlzeiten und Zusammensetzung der Nahrung können die Effizienz des Gehirns bei der Produktion neuer Neuronen, der Erneuerung alter und dem Abbau beschädigter Neuronen verändern . 

In einer Studie untersuchten Forscher eine Gruppe von Mäusen mit geschädigtem Gehirn und einem Mangel an Folatstoffwechsel. Die Forscher gaben einigen der Mäuse B-Vitamine (darunter Vitamin B6, Riboflavin und Folat) und ein Cholinpräparat . Sie stellten fest, dass sich das Gehirn der Mäuse, die über ihre Nahrung zusätzlich Folat und Cholin erhielten, besser und schneller erholte und wuchs als das Gehirn der Mäuse, die weder Folat noch Cholin zu sich nahmen. 

Dies zeigt, wie wichtig diese Nährstoffe für die Erneuerung des Gehirns nach einer Verletzung sind. Es wurde auch festgestellt, dass Omega-3-Fettsäuren [α-Linolensäure (ALA), Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA)] das Nervenzellwachstum im Hippocampus fördern, einem Gehirnbereich, der für Gedächtnis, Stimmung und Lernen wichtig ist . Langkettige Omega-3-Fettsäuren (EPA und DHA) sind in Fisch, Fischrogen und Algen enthalten, kurzkettige Omega-3-Fettsäuren (ALA) in Nüssen und Chiasamen.

Die Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​und der Nährstofftransport zum Gehirn

Weniger als 5 % der von Ihnen eingenommenen Medikamente können ins Gehirn gelangen . Mit anderen Worten: Ihr Gehirn blockiert mehr als 95 % der eingenommenen Medikamente. Diese Zahl ist erstaunlich hoch, wenn man bedenkt, dass viele Krankheiten derzeit nur mit Medikamenten behandelt werden. Sie spricht auch für die wunderbare Fähigkeit Ihres Gehirns, schädliche Substanzen zu blockieren. In den Blutgefäßen rund um das Gehirn befindet sich eine Schutzschicht, die als Blut-Hirn-Schranke (BHS) bezeichnet wird . Sie besteht aus dicht gepackten Zellen (Endothelzellen, Perizyten und Astrozyten), die verhindern, dass Giftstoffe und unbekannte Substanzen ins Gehirn gelangen. Die BHS kommt in allen Blutgefäßen vor, die das Gehirn und das Rückenmark umgeben.

Die Blut-Hirn-Schranke hat zwei interessante Eigenschaften. Erstens ist sie sehr dick. Zweitens enthält sie sogenannte „Torwächterzellen“, die sorgfältige Sicherheitskontrollen für Moleküle durchführen, die versuchen, sie zu durchdringen . Da die Zellen der Blut-Hirn-Schranke so dicht gepackt sind, können nur sehr kleine Moleküle die Schranke passieren. Interessanterweise scheinen die Torwächterzellen die Mehrheit der von Menschenhand hergestellten synthetischen Drogen als nicht identifizierte „verdächtige“ Wirkstoffe zu blockieren. Deshalb kämpfen Wissenschaftler immer noch damit, Medikamente zu entwickeln, die klein genug sind, um das Gehirn zu erreichen. Dies erschwert die direkte Behandlung von Gehirnerkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson. Der Vorteil einer so effizienten Barriere besteht jedoch darin, dass sie auch die Mehrheit der schädlichen Toxine blockiert, da ihr Rezeptoren fehlen, die ihre Molekularstruktur erkennen. Dieser wunderbare Mechanismus schützt das Gehirn vor Krankheitserregern, Viren und anderen schädlichen Substanzen.

Welchen Einfluss hat die Nahrung eigentlich auf das Gehirn?

Gatekeeper-Zellen haben ein spezielles Gedächtnis für alle wichtigen Moleküle, die dabei helfen, die Homöostase im Gehirn aufrechtzuerhalten. Sie ermöglichen den Zugang zu Nährstoffen wie Glukose und Eisen, die für eine gesunde Gehirnfunktion, ein stabiles Energieniveau und einen ausgeglichenen emotionalen Zustand erforderlich sind . Wenn Sie beispielsweise einen Löffel Honig essen, wandert Glukose in die Blutgefäße rund um das Gehirn, und die Gatekeeper-Zellen führen eine Sicherheitsüberprüfung des Moleküls durch, erkennen es als Glukose und gewähren ihm Zugang zum Gehirn, um Energie bereitzustellen. Außerdem müssen schützende Antioxidantien und Fette aufgrund der hohen Stoffwechselaktivität des Gehirns im Tagesverlauf schnell ins Gehirn gelangen.

Wissenschaftler arbeiten intensiv an der Entwicklung von Methoden, mit denen Medikamente und Nahrungsergänzungsmittel die Blut-Hirn-Schranke passieren können, um Hirnerkrankungen wie Alzheimer, traumatische Hirnverletzungen oder Schlaganfälle zu behandeln. Manchmal werden Medikamente in Nanopartikel verpackt, die Nährstoffe imitieren – diese wirken wie „Trojanische Pferde“, die dem Gehirn vorgaukeln, es lasse Nährstoffe statt Medikamente durch.

Drei Haupttransportmechanismen, die Nährstoffe ins Gehirn liefern:

1. Der Carrier-vermittelte Transport transportiert gezielt kleine Moleküle wie Zucker, Aminosäuren, Vitamine und Spurenelemente
2. Der rezeptorvermittelte Transport liefert große Biomoleküle, Lipoproteine, Peptid- und Proteinhormone (wie Eisen, Leptin, Ghrelin und Insulin)
3. Ein passiver Diffusionsmechanismus transportiert fettlösliche Verbindungen, Wasser und einige Gase (wie Alkohol, Nikotin und Koffein ) über die Zellmembran zum Gehirn.

Nährstoffe, die die Blut-Hirn-Schranke passieren:

• Glukose – liefert Energie für das Gehirn
• Ketone – liefern Energie für das Gehirn
• Fettsäuren (wie Omega-3 und Omega-6) – stärken Synapsen und neuronales Wachstum
• Aminosäuren – helfen bei der Produktion von Neurotransmittern
• Antioxidantien und Vitamine – helfen, das Gehirn vor unerwünschten Abfallprodukten zu schützen
• Spurenelemente (wie Zink, Kupfer, Magnesium und Eisen) über Metallionentransporter – fungieren als Cofaktoren, die die Aktivierung anderer Enzyme erleichtern

Verschiedene Arten von Brainfood-Kategorien

#1: Neuroprotektive Kräuter und Lebensmittel

Neuroprotektive Nahrungsmittel enthalten Antioxidantien und andere nützliche Moleküle, die die Gehirnzellen vor Schäden und Tod schützen (d. h. sie verlangsamen die Neurodegeneration). Diese Nahrungsmittel werden im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit, Schlaganfällen und traumatischen Hirnverletzungen (TBI) erforscht, da sie den neuronalen Verlust verlangsamen und das Wachstum neuer Gehirnzellen fördern können. Zu diesem Zweck können neuroprotektive Nahrungsmittel Neurotransmitterrezeptoren aktivieren, Neurotransmitter aufbauen und die enzymatische neuronale Aktivität verändern . Sie enthalten viele Antioxidantien und schützen die Gehirnzellen vor oxidativem Stress, indem sie einige der negativen Auswirkungen freier Radikale umkehren. 

Einige neuroprotektive Nahrungsmittel verhindern auch die Toxizität, die durch zu viel Glutamat im Gehirn verursacht wird. Glutamat ist ein wichtiger Neurotransmitter, der eine wichtige Rolle bei der Gedächtnisbildung und der Aktivierung von Gehirnzellen spielt. Ungewöhnlich hohe Glutamatkonzentrationen führen jedoch zu einer Überstimulierung der Nervenzellen, was zum Absterben der Gehirnzellen führen kann . Dies ist beispielsweise bei der Huntington-Krankheit zu beobachten.

Zu den neuroprotektiven Lebensmitteln gehören:

• Panax Ginseng
• Scutellaria baicalensis (Huángqín)
• Kurkuma (und Curcumin)
• Roter Traubensaft (Resveratrol und andere phenolische Verbindungen)
• Heidelbeeren und andere kräftig gefärbte Beeren
• Omega-3-Fettsäuren
• Grüner Tee
• Kaffee

#2: Nootropika

Nootropika sind Verbindungen, die die kognitiven Prozesse, das Denken und die geistige Klarheit verbessern und gleichzeitig das Gehirn schützen können . Sie werden manchmal als „Smart Drugs“ oder „kognitive Verstärker“ bezeichnet, da sie die Leistung bei kognitiven Tests wie Gedächtnistests, Reaktionszeittests und Tests zur anhaltenden Aufmerksamkeit (d. h. Fokussierung und Konzentration) verbessern können .

Beispiele für Nootropika:

• Kaffee
• L-Theanin
• Acetyl-L-Carnitin
• Citicolin
• DHA
• Brahmi
• Rhodiola rosea
• Kreatin

Eine ausführlichere Überprüfung und Zusammenfassung von Nootropika finden Sie im demnächst erscheinenden Buch „Biohacker’s Brain Nutrition Book“.

#3: Antidepressiv wirksame Lebensmittel

Antidepressiv wirkende Lebensmittel können die Stimmung verbessern und Depressionen lindern, indem sie die Hormonfunktion, das Neurotransmittergleichgewicht und den Energiestoffwechsel im Körper verbessern. Sie sind reich an Vitaminen und Mineralstoffen wie Folsäure, Eisen, Omega-3-Fettsäuren, Magnesium, Kalium, Selen, Thiamin, Vitamin A, Vitamin B6, Vitamin B12, Vitamin C und Zink .

Beispiele für antidepressiv wirksame Nahrungsmittel:

• Austern
• Miesmuscheln
• Bio-Fleischprodukte
• Blattgemüse (wie Brunnenkresse, Mangold, dunkler Salat, Spinat usw.)
• Frische Kräuter
• Paprika
• Kreuzblütler

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