開年精力不足?越休息越累?可能是腦中缺乏這種物質

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· 注意力無法長時間集中,沒辦法投入長時間的學習和工作;
· 情緒忽高忽低,上一秒開心興奮,下一秒難過到落淚;
· 總是忘記自己要做什麼,話到嘴邊卻不知道要說什麼……
這些,多半是穀氨酸在起作用。
穀氨酸廣泛存在於我們的大腦中。如果讓你說出一種神經遞質的名稱,你最先想到的是什麼?
大多數人可能會首先想到多巴胺,事實上,我們大腦中超過90%的神經元使用穀氨酸作為神經遞質。
穀氨酸的發現是一段充滿傳奇色彩的故事。
1866年,德國化學家卡爾・海因裡希・裡特豪森從蛋白質水解產物中分離出了穀氨酸。不過,真正讓穀氨酸聲名遠揚的,是1908年日本科學家池田菊苗的發現。
池田菊苗從海帶湯中提取出了穀氨酸,並敏銳地察覺到它所帶來的獨特味道。
他將這種味道命名為“Umami”,也就是我們常說的鮮味。自此,穀氨酸開啟了它在食品調味領域的輝煌篇章。
而在人體內,穀氨酸也是“大忙人”。穀氨酸是負責學習和記憶的神經遞質,與我們所有的感覺、思想和行為息息相關。
今天推薦一本新書——《多面的穀氨酸》,全面解讀穀氨酸的雙重角色,探索如何透過調節穀氨酸能神經元網路來改善認知、情緒,並提升我們的復原力。
01
大腦中的“畫師”
大腦最重要的功能就是讓生物體在環境中活動時,能夠學習、記住和回憶周圍環境及經歷的細節。
這一過程就好比我們在腦海中繪製了一幅“認知地圖”,指引著我們在生活的迷宮中穿梭。
穀氨酸,便是繪製這幅地圖的關鍵“畫師”。
穀氨酸是一種重要的興奮性神經遞質,參與了我們對外界的感知、記憶的儲存、情緒的調節,它透過兩條紋狀體丘腦通路調節丘腦功能,直接或間接地影響我們的認知控制功能。
大約40億年前,穀氨酸就已經存在於地球上了,它是細胞用來構建蛋白質的20種氨基酸中最簡單的一種。它還是大腦中傑出的神經遞質,大腦中90%以上的神經元都將穀氨酸作為神經遞質。
穀氨酸的作用遠不止於此,在大腦發育的早期,甚至在神經元迴路建立之前,穀氨酸就已經開始控制神經元的生長,並決定在哪裡形成突觸。
一旦神經元網路形成,穀氨酸就會開始調整神經元網路的結構,以便最佳化大腦的眾多功能。
在大腦的海馬區域,穀氨酸扮演著極為重要的角色。
海馬就像一個“記憶工廠”,負責將短期記憶轉化為長期記憶,並將這些記憶儲存起來。當我們接觸新的知識、經歷新的事物時,神經元之間的資訊傳遞會變得異常活躍。
穀氨酸作為主要的興奮性神經遞質,如同“信使”一般,在神經元之間快速傳遞著訊號。
它啟用特定的受體,讓它們傳遞資訊的效率大幅提高。
這種神經元間通訊效率的提升,被認為是學習和記憶的生物學基礎。
每一次新知識的輸入,都伴隨著穀氨酸的活躍,它影響神經元之間的突觸連線和神經網路的形成,幫助強化神經元之間的連線,使得記憶得以在大腦中深深紮根。
02
穀氨酸:記憶與學習的加速器
實際上,感官通路中的所有神經元都使用穀氨酸作為神經遞質。
透過穀氨酸能通路,海馬與前額葉皮質、頂葉、顳葉、杏仁核和下丘腦相互連線,完成學習、記憶、空間導航和認知地圖構建等一系列“腦力勞動”
額葉中的迴路在工作記憶和情景記憶的儲存中發揮著關鍵作用,而海馬與額葉之間有很強的穀氨酸能聯絡。
就拿背單詞舉例,工作記憶是一種暫時儲存資訊的認知系統,能在短時間內對眼前的單詞進行儲存和加工。
但想長時間保留這些資訊,就需要圍繞某一單詞建立一種情景記憶,比如把 “abandon” 和傷心、失望等情感聯絡起來,加深對單詞語義的理解和記憶。
在這一系列的過程中,海馬負責將這個單詞的一些基本資訊(如讀音、拼寫等)進行編碼,然後透過穀氨酸能通路將訊號傳遞給額葉。
額葉接收到這些訊號後,會對資訊進行進一步的加工處理,這個過程依賴於穀氨酸的興奮性傳遞
有趣的是,完整的學習和記憶過程是由穀氨酸和多巴胺相互配合完成的。
當我們學習一項新的技能,比如彈鋼琴時,穀氨酸幫助形成新的神經連線,而多巴胺則在你掌握新技巧時給予你獎賞感。
這種獎賞感激勵你繼續練習,從而提高技能。
因此,穀氨酸和多巴胺的平衡對於有效的學習和記憶至關重要,得先靠穀氨酸獲得成就,多巴胺才能發揮作用,讓我們產生進一步精進的成就感。
而且在兒童的成長髮育中,穀氨酸也是大腦發育的“助推器”,能夠促進神經元的生長和分化,讓孩子的大腦神經元如同茁壯成長的幼苗,不斷發展壯大。
03
若不能記住快樂,那快樂有何意義
穀氨酸和多巴胺共同參與情緒調節。
多巴胺通常與愉悅感和獎賞感相關聯,當我們經歷一些愉悅的事情,比如吃到美食、運動、得到讚揚等,大腦就會釋放多巴胺,讓我們感到快樂和滿足。
穀氨酸則在學習和記憶中發揮關鍵作用,幫助我們記住這些積極的經歷。
例如,當你吃到美味的食物時,味蕾的刺激促使大腦釋放多巴胺,讓你瞬間感到滿足,而穀氨酸則迅速“開工”,記住這種食物的味道、口感和進食時的環境氛圍,讓你下次再遇到類似的食物時,瞬間勾起美好的回憶,還想再吃。
一方面,穀氨酸能夠促進多巴胺的釋放,使得我們在學習、探索新事物的過程中,伴隨著好奇心得到滿足時的愉悅感,進一步強化了對該事物的記憶和追求慾望。
另一方面,多巴胺水平的變化也可能影響穀氨酸在神經元之間傳遞資訊的效率,當我們處於積極情緒狀態下,二者協同作用,讓大腦的學習和記憶功能達到最佳狀態,幫助我們更好地適應環境、享受生活。
可以說,多巴胺負責點亮快樂的瞬間,穀氨酸則負責將這些瞬間編織成美好的回憶,二者攜手為我們的情緒和認知世界增添絢麗色彩。
但也要小心,穀氨酸受體的過度啟用會產生“興奮性毒性”,這種毒性可以在癲癇發作、腦卒中和創傷性腦損傷時迅速發生,也可能在阿爾茨海默病、帕金森病等疾病中更隱蔽地發生。
穀氨酸的這種雙重作用,使其成了大腦中的“雙刃劍”。
04
“亦正亦邪”的神經遞質
穀氨酸作為一種非必需氨基酸,在人體的能量代謝中起著至關重要的作用。當身體需要能量時,穀氨酸可以透過轉氨作用生成α-酮戊二酸,進而投身於三羧酸迴圈(TCA迴圈),為機體源源不斷地輸送能量,堪稱身體的“能量補給站”
在蛋白質合成方面,穀氨酸更是不可或缺的“建築材料”,它與其他氨基酸攜手合作,構建出人體所需的各種蛋白質,從肌肉組織的構建到酶的合成,都有穀氨酸忙碌的身影。
大腦消耗的絕大部分能量也來自穀氨酸能神經元的活動。穀氨酸透過作用於星形膠質細胞(大腦中的一種神經膠質細胞),增加了腦血流量,進而增加對活躍的神經元網路的營養供應。
此外,穀氨酸還透過參與重要的抗氧化劑谷胱甘肽的合成,參與我們體內的抗氧化作用,抵禦氧化應激帶來的損傷,守護細胞的健康。
然而,任何事物都講究“過猶不及”,穀氨酸也不例外。
過量攝入穀氨酸可能會引發一系列健康問題。由於它是一種興奮性神經遞質,過量時可能導致神經系統過度興奮,使人出現頭痛、頭暈、心慌等不適症狀。
長期過量攝入,還可能對神經系統造成更為嚴重的損害,影響神經細胞的正常功能。
此外,穀氨酸在許多神經系統疾病的發生中扮演了關鍵角色,包括阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮側索硬化(ALS)等。
阿爾茨海默病和帕金森病是兩種常見的腦部神經退行性變性疾病,二者都涉及一種與穀氨酸受體過度啟用有關的“慢性興奮性毒性”,這是由患者大腦細胞能量代謝受損,同時伴有神經毒性蛋白的積累導致的。
還有另一種相對罕見但致命的疾病——肌萎縮側索硬化(ALS)——也可能與穀氨酸能有關。
在病程早期,穀氨酸能上運動神經元的過度興奮,可能導致下運動神經元的活動增加,因此患者通常會經歷肌肉抽動和痙攣的症狀。
還有實驗表明,穀氨酸水平的變化可能影響個體的焦慮程度。
當我們面臨無法擺脫的壓力時,神經元網路會被啟用用來應對這些壓力,但如果穀氨酸能神經元被過度啟用,則會導致焦慮症的出現。
05
“管住嘴、邁開腿”也能讓大腦更健康
穀氨酸在人體機能運轉中扮演著多重角色,它既可以是大腦的塑造者,也可以是其破壞者。
運動和間歇性禁食猶如一對“黃金搭檔”,對穀氨酸能神經元網路的積極影響更是不容小覷。
先來說說運動。當我們邁開腳步奔跑、盡情揮灑汗水時,身體內部正發生著一場奇妙的“變革”。
運動能夠促使大腦釋放一種名為腦源性神經營養因子(BDNF)的物質,它就像是大腦的 “超級肥料”,滋養著神經元,促進神經元的生長、存活與分化。
啟用大腦的獎勵系統,讓我們在運動中產生愉悅感,這種愉悅感又進一步激勵我們堅持運動,形成良性迴圈。
間歇性禁食也很重要。
禁食期間,身體從依賴葡萄糖供能逐漸轉變為利用酮體供能,這種代謝轉變激活了一系列適應性反應。
在神經元層面,間歇性禁食能夠增強內質網應激反應,驅動腦源性神經營養因子等可塑性基因的表達。
間歇性禁食還可能透過調節腸道微生物群,增加腸道中有益物質的產生,這些物質可以間接促進神經元的再生與修復,為穀氨酸能神經元網路的穩定執行提供有力支援。
“從出生到死亡,一個人的大腦將包含大約900億個神經元,總共有超過800億個神經元和90萬億個突觸是穀氨酸能的。”
深入瞭解穀氨酸,我們能夠更好地理解自己的大腦如何工作,如何透過生活方式的調整來改善認知、情緒,並提升復原力。
《多面的穀氨酸》為我們提供了一個廣闊的視角,讓我們認識到,穀氨酸不僅是大腦的塑造者,也是其破壞者。
全方位認識“一面天使,一面魔鬼”的穀氨酸,說到底,就是在認識我們自己。
編輯:孫小悠 | 稽核:醒醒
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