婴儿积极体验周围世界的景象、气味、声音、味道和纹理。在遗传程序的指导下，这种感觉刺激改善了大脑在神经元之间形成的突触连接，使细胞能够进行交流。1几十年来，研究人员一直认为遗传和感觉驱动的活动是影响大脑线路的唯一因素。
“作为一名分子神经科学家，我相信大脑是它自己的实体，是它自己神圣的器官，漂浮在我们的身体顶部并监督一切，”耶鲁大学医学院副教授、让·梅尔研究所的高级科学家托马斯·比德勒回忆道。美国农业部人类营养衰老研究中心(USDAHNRCA)。“这个想法破灭了。了解微生物组，了解肠道中分泌的细菌和化合物对大脑的影响——当我清楚地知道大脑受到其他化合物的影响时，这是我的第一个顿悟时刻。”Biederer和他的团队最近确定母乳中发现的一种微量营养素可以增加神经元的连接性，并将他们的发现发表在《美国国家科学院院刊》上。3
比德勒开始对饮食对产后大脑连接的影响感兴趣，因为研究人员报告说，母乳喂养的婴儿在以后的智力测试中表现更好。4这些结果表明饮食会影响婴儿大脑发育，但尚不清楚母乳中的哪些微量营养素和生物活性化合物造成了这种影响。在早期的一项研究中，Biederer的团队确定母乳中存在的omega-3脂肪酸二十二碳六烯酸(DHA)可以改善成熟皮质中的突触连接和信息处理。5
为了确定母乳中哪些其他生物活性化合物对大脑发育很重要，Biederer和他的团队检查了居住在墨西哥、中国和美国的母亲捐赠的母乳样本的成分，作为全球母乳探索研究的一部分。6研究人员寻找在哺乳过程中发生大量变化且与种族或饮食无关的微量营养素，因为这种保守性表明这些成分具有重要的功能。他们发现，在哺乳早期，当婴儿的大脑迅速形成新的突触连接时，碳环糖肌醇含量丰富，但在哺乳过程中浓度下降。
研究人员通过将原代人类谷氨酸能和大鼠神经元培养物暴露于生物活性化合物并对突触的突触前和突触后部位进行免疫染色来测试肌醇是否会影响大脑连接。他们发现肌醇增加了突触后位点的大小和丰度。因为科学家已将突触大小与传输强度相关联，7这表明肌醇改善了神经元连接。此外，在大鼠神经元培养物中显示突触前和突触后标记之间共定位的区域数量随着肌醇浓度的增加而增加，这表明这种微量营养素促进突触形成。
为了验证肌醇对体内神经元连接的影响，Biederer和他的同事将这种糖添加到了幼鼠的饮食中。对视觉皮层进行免疫染色后，他们确定补充肌醇扩大了该大脑区域的突触后部位，但没有改变其丰度。
尽管肌醇可以增加发育中大脑的连通性，但研究人员不知道这种微量营养素是否会在成熟大脑中产生类似的效果，因为成熟大脑会内源性产生这种化合物。8他们制备了小鼠的器官型脑切片，这是科学家在体外培养的活体组织的薄片。将肌醇应用于成熟的器官切片培养物后，研究人员发现肌醇增加了大脑的连通性，这表明微量营养素对成人大脑也很重要。然而，科学家已将肌醇积累或消耗与某些脑部疾病联系起来，这表明在临床医生推荐成年患者补充肌醇之前还需要进一步的工作。
“对母乳的关注，特别是与一项研究的合作，使他们能够跨群体和跨国家研究母乳的成分，我认为这确实受到了启发，并且是找出将要产生的核心成分的聪明方法。对大脑发育很重要，”加州大学戴维斯分校的神经科学家金伯利·麦卡利斯特(KimberleyMcAllister)说，她没有参与这项研究。“试图从饮食的角度弄清楚我们可以做些什么来促进大脑健康，甚至潜在地预防或治疗大脑疾病，这是非常重要的，而且这是一个尚未开发的科学发现领域。”
虽然肌醇可以改善发育中大脑的神经元连接，但Biederer强调，这种生物活性化合物支持大脑中已经发生的内源性过程，他不希望他的工作增加母亲母乳喂养婴儿的压力。“母乳是黄金标准，”比德勒说。“但我们[希望]我们的数据可用于改进儿科营养产品并帮助儿童发挥潜力。”
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