饮食影响肠道菌群，肠道菌群通过肠脑轴影响中枢神经的记忆力，健康饮食和增加锻炼可以加强孩子和年轻人的记忆力，同时可以减慢老年人的记忆力衰退，甚至增大我们大脑负责记忆力的海马体的体积。
记忆力跟中枢神经的海马体有关，我们的大脑神经元和胶质细胞等都可以再生，而且理论上是一生不停止的再生过程。产生新的脑细胞的活动称为“神经发生”(neurogenesis)，神经发生虽然在大脑中多个部位都存在，但两个部分出现最多新的脑细胞，其中之一就是海马体（“齿状回”dentate gyrus，另外一个是侧脑室的“脑室下区”subventricular zone），海马体主宰我们记忆和学习。[1] 我们的海马体虽然每天都会增加或多或少的脑细胞，但从儿童时代开始，我们每天产生的脑细胞就开始减慢，而我们身体的健康问题也会减少脑细胞的再生，这些都影响着我们的记忆力。[2]
2022年刚刚在《细胞》发表的一篇研究论文，[3] 详细地介绍了饮食如何通过肠道菌群影响我们中枢神经，包括海马体和我们认知和记忆力。 如果你对机制不感兴趣，可以跳过下一段。
我们可以把人体理解为一个综合的生物系统，里面还有不同的子系统，包括免疫系统、内分泌系统、肠道微生物系统、血液循环系统、神经系统等等，而饮食是这个系统的重要外来因素，例如膳食纤维可以改变肠道菌群，产生更多的短链脂肪酸，介导免疫系统作出不同的炎症和消退炎症反应，而过量的脂肪和精制碳水不但直接导致炎症，而且也改变肠道菌群。肠道跟中枢神经有双向沟通途径称为肠脑轴,而引致肠漏的机制跟导致血脑屏障失效的机制重叠，血脑屏障一旦失效，不应该进入中枢神经的物质，包括很多通过食物来源或肠道中细菌产生的代谢物，包括谷氨酸和血清素都可以进入中枢神经，致炎症细胞因子也通过血液循环系统进入中枢神经导致大脑的免疫细胞（小胶质细胞）被唤起………
饮食影响肠道菌群，导致系统性炎症，进而影响大脑包括海马体的健康，导致记忆力衰退和情绪障碍。
肠道菌群影响记忆力？我们从动物实验开始了解。2020年的一项动物实验，[4]对无菌小鼠分别移植年老小鼠和年轻小鼠的肠道菌群，3个月后移植了“老菌”的小鼠，短期记忆和空间记忆都开始退化，由肠道菌群产生的短链脂肪酸也比移植“年轻菌”的小鼠更少。该研究证明只需要改变肠道菌群，就足以导致记忆力衰退，肠道菌群产生的短链脂肪酸可以消退肠道炎症和系统性炎症，而炎症对中枢神经和记忆力有重大负面影响。那究竟什么饮食会影响短链脂肪酸呢？答案是饮食中的膳食纤维，因为人体的短链脂肪酸差不多都由大肠中细菌代谢产生，只有人体不能消化的膳食纤维才可以顺利到达大肠，大肠的细菌才有足够的“食物”产生短链脂肪酸。[5]
从动物实验回到人类的研究，肥胖跟记忆力减退的关联性已经早有发现，而2020年的一项纵向研究，[6] 纳入了1.1万年龄25-34的年轻人，体重越高，炎症标志物CRP就越高，工作记忆力也就越差，研究发现炎症可以解析44.1%跟体重有关的记忆力差异。如果能降低身体炎症，就可以有助降减慢忆力下降。摄入过多卡路里，会导致肥胖和炎症，跟年轻人的记忆力衰退有关。 宏量营养不能多，但维生素等微量营养却不能少。增加缺乏微量营养的卡路里对身体整体健康和大脑健康都没有好处，缺乏微量营养的孩子的认知力发育并不健全。 2020年发表的大型对照组临床研究，[7]关注了1059名非洲贫穷地区的孩子， 研究人员为干预组的孩子每周5天都提供微量营养丰富的早餐，食物不但含有更高比例的蛋白质和脂肪，也包括欧米茄3脂肪和多酚类抗氧化物，而对照组孩子继续吃当地传统的白米粥，但两组孩子摄入的卡路里都一样。 在23周的试验期后，吃微量营养丰富的孩子的BMI降低了，肌肉比例增加，而且工作记忆力显著高于只吃白米粥的孩子，尽管两组孩子摄入的卡路里都是一样的。
我们把视线从小孩转移到青少年，这次是纳入了42个国家，一共4.6万名平均年龄13.7岁青少年样本的横断研究。[8] 我们发现吃更多蔬菜水果，更少甜食和饮料的孩子，学习成绩更好。 这虽然是个关联性研究，但研究人员认为饮食中更多的抗氧化物，包括维生素C和E等对改善学习能力有关，而减少了甜食和含糖饮料，可以降低高糖高饱和脂肪对的伤海马体的伤害，进而改善记忆和学习能力。 而2021年另一项研究也发现，[9] 肥胖的孩子CRP炎症标志物的确更高，而炎症高跟记忆力差有相关性。
我们再看成年人的记忆力。2021年的一项队列研究，[10] 纳入了204名年龄20-55岁的健康成年人，他们进行了认知测试，发现饮食跟记忆力有很大关联性，日常饮食中红肉和动物脂肪较多的受试者记忆力在同年中较差，而吃白肉鱼肉的受试者记忆力则在同年龄中表现最好。饮食影响记忆力在老化过程中的退化速度。
老年人又如何？2015年的一项长期的对照组临床研究，[11] 447名健康的平均年龄67岁的老人作为研究对象，分组后除了对照组是继续日常普通饮食外，两组干预组都进行地中海饮食，一组添加了额外的橄榄油，另一种添加了坚果，在历时超过4年的饮食干预后，两组地中海饮食的受试者的记忆力都优于普通饮食组，而添加了坚果的受试者，记忆力维持得更好。
饮食不是我们身体的唯一的外界“环境因素”，运动同样对改善记忆有帮助。运动甚至可以增大海马体体积从而改善记忆力。 其实到了一定年龄，就算没有出现认知退化，我们大脑中的海马体体积都在每年缩小大概1%-2%，记忆力也开始下降。有对照组临床研究通过MRI影像检查，分析了100多名50-80岁的老人在一年的持续锻炼下，海马体和记忆力的变化状况。[12] 受试者分为带氧运动组和拉伸锻炼的对照组，带氧运动其实就只是散步而已，从每天10分钟，逐渐增加到40分钟，在一年的试验期后，散步的受试者的海马体体积增加了2%，而对照组则缩小了1.4%，有助脑细胞生长的BNDF在散步组中显著增加，他们在记忆力测试也有显著改善。用研究人员的说法：带氧运动逆转了受试者记忆力大概2年时间！
海马体是主宰我们记忆力和学习能力的大脑部位，我们从动物试验到人类有关的研究，从小孩到年轻人再到老年人，都发现饮食影响肠道菌群，肠道菌群和它们的代谢物影响免疫系统和炎症，而炎症正正是影响海马体和记忆力的关键因素。通过健康的饮食和适当的锻炼，我们可以改善肠道菌群和降低身体炎症，甚至还可以增大我们的海马体体积，加强我们的记忆力。什么是健康饮食？ 全谷物取代精制碳水，大量蔬果，适量的肉类而且以白肉为主，吃微量营养密度高但卡路里少的食物，这些都可以加强我们的记忆力，减慢记忆力衰退。
参考
[1] Deng, W., Aimone, J. B., & Gage, F. H. (2010). New neurons and new memories: how does adult hippocampal neurogenesis affect learning and memory?. Nature reviews. Neuroscience, 11(5), 339–350. https://doi.org/10.1038/nrn2822
[2] Sorrells, S. F., Paredes, M. F., Cebrian-Silla, A., Sandoval, K., Qi, D., Kelley, K. W., James, D., Mayer, S., Chang, J., Auguste, K. I., Chang, E. F., Gutierrez, A. J., Kriegstein, A. R., Mathern, G. W., Oldham, M. C., Huang, E. J., Garcia-Verdugo, J. M., Yang, Z., & Alvarez-Buylla, A. (2018). Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature, 555(7696), 377–381. https://doi.org/10.1038/nature25975
[3] Sarubbo, F., Cavallucci, V., & Pani, G. (2022). The Influence of Gut Microbiota on Neurogenesis: Evidence and Hopes. Cells, 11(3), 382. https://doi.org/10.3390/cells11030382
[4] Lee, J., Venna, V. R., Durgan, D. J., Shi, H., Hudobenko, J., Putluri, N., Petrosino, J., McCullough, L. D., & Bryan, R. M. (2020). Young versus aged microbiota transplants to germ-free mice: increased short-chain fatty acids and improved cognitive performance. Gut microbes, 12(1), 1–14. https://doi.org/10.1080/19490976.2020.1814107
[5] Vailati-Riboni, M., Rund, L., Caetano-Silva, M. E., Hutchinson, N. T., Wang, S. S., Soto-Díaz, K., Woods, J. A., Steelman, A. J., & Johnson, R. W. (2022). Dietary Fiber as a Counterbalance to Age-Related Microglial Cell Dysfunction. Frontiers in nutrition, 9, 835824. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.835824
[6] Yang, Y., Shields, G. S., Wu, Q., Liu, Y., Chen, H., & Guo, C. (2020). The association between obesity and lower working memory is mediated by inflammation: Findings from a nationally representative dataset of U.S. adults. Brain, behavior, and immunity, 84, 173–179. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2019.11.022
[7] Roberts, S. B., Franceschini, M. A., Silver, R. E., Taylor, S. F., de Sa, A. B., Có, R., Sonco, A., Krauss, A., Taetzsch, A., Webb, P., Das, S. K., Chen, C. Y., Rogers, B. L., Saltzman, E., Lin, P. Y., Schlossman, N., Pruzensky, W., Balé, C., Chui, K., & Muentener, P. (2020). Effects of food supplementation on cognitive function, cerebral blood flow, and nutritional status in young children at risk of undernutrition: randomized controlled trial. BMJ (Clinical research ed.), 370, m2397. https://doi.org/10.1136/bmj.m2397
[8] López-Gil, J. F., Mesas, A. E., Álvarez-Bueno, C., Pascual-Morena, C., Saz-Lara, A., & Cavero-Redondo, I. (2022). Association Between Eating Habits and Perceived School Performance: A Cross-Sectional Study Among 46,455 Adolescents From 42 Countries. Frontiers in nutrition, 9, 797415. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.797415
[9] Shields, G. S., Deer, L. K., Hastings, P. D., & Hostinar, C. E. (2021). Adiposity, Inflammation, and Working Memory: Evidence for a Vicious Cycle. Brain, behavior, & immunity - health, 13, 100202. https://doi.org/10.1016/j.bbih.2021.100202
[10] Bramorska, A., Zarzycka, W., Podolecka, W., Kuc, K., & Brzezicka, A. (2021). Age-Related Cognitive Decline May Be Moderated by Frequency of Specific Food Products Consumption. Nutrients, 13(8), 2504. https://doi.org/10.3390/nu13082504
[11] Valls-Pedret, C., Sala-Vila, A., Serra-Mir, M., Corella, D., de la Torre, R., Martínez-González, M. Á., Martínez-Lapiscina, E. H., Fitó, M., Pérez-Heras, A., Salas-Salvadó, J., Estruch, R., & Ros, E. (2015). Mediterranean Diet and Age-Related Cognitive Decline: A Randomized Clinical Trial. JAMA internal medicine, 175(7), 1094–1103. https://doi.org/10.1001/jamainternmed.2015.1668
[12] Erickson, K. I., Voss, M. W., Prakash, R. S., Basak, C., Szabo, A., Chaddock, L., Kim, J. S., Heo, S., Alves, H., White, S. M., Wojcicki, T. R., Mailey, E., Vieira, V. J., Martin, S. A., Pence, B. D., Woods, J. A., McAuley, E., & Kramer, A. F. (2011). Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108(7), 3017–3022. https://doi.org/10.1073/pnas.1015950108
