Não bộ tiêu thụ bao nhiêu gram glucose mỗi ngày để không giảm tập trung?

Nhiều người thường rơi vào trạng thái uể oải, mất tập trung hoặc hoa mắt sau những giờ làm việc căng thẳng hay khi nhịn ăn kéo dài. Hiện tượng này thường làm nảy sinh thắc mắc: não bộ thực sự cần bao nhiêu năng lượng mỗi ngày để duy trì sự tỉnh táo và làm việc hiệu quả?

Câu trả lời từ các dữ liệu sinh lý học thần kinh cho thấy, não bộ của một người trưởng thành cần tiêu thụ trung bình từ 120 g đến 140 g glucose mỗi ngày để duy trì hoạt động bình thường ^[1], ^[2]. Lượng đường này chiếm tới 50% đến 75% tổng lượng đường tiêu thụ của cả cơ thể, dù trọng lượng não chỉ tương đương khoảng 2% khối lượng toàn thân ^[3], ^[2].

Vì sao não bộ cần được cấp glucose liên tục?

Khác với cơ bắp hay gan, não bộ có khả năng lưu trữ năng lượng nội tại vô cùng hạn chế ^[4]. Cơ quan này gần như phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn glucose liên tục được cung cấp từ dòng máu chảy qua các động mạch sọ não ^[1], ^[3]. Khi nghỉ ngơi, cơ quan chỉ huy này ngốn khoảng 20% lượng oxy và 20% đến 25% tổng lượng glucose của toàn bộ cơ thể ^[3].

Tế bào hình sao (astrocytes) – nhóm tế bào thần kinh đệm đóng vai trò nâng đỡ – sẽ lấy glucose trực tiếp từ hệ tuần hoàn máu để chuyển hóa thành cơ chất năng lượng cung cấp cho các nơ-ron ^[3]. Phần lớn năng lượng tiêu thụ tại não được huy động ở cấp độ synap nhằm phục vụ việc dẫn truyền, phát tín hiệu thần kinh và tái lập điện thế màng tế bào sau khi khử cực ^[3]. Ngoài ra, năng lượng từ đường còn được sử dụng để tổng hợp các chất dẫn truyền thần kinh, vận chuyển sợi trục và tái chế các túi synap ^[3].

Để đáp ứng nhu cầu thay đổi liên tục, não bộ đã phát triển cơ chế tiếp hợp thần kinh - mạch máu (neurovascular coupling) ^[3]. Khi các khu vực vỏ não hoạt động mạnh, lưu lượng và thể tích máu sẽ tăng cục bộ để đưa thêm oxy và glucose tới đáp ứng tức thời ^[3]. Ngược lại, nếu các thụ thể như cannabinoid type-1 trên màng ty thể của tế bào hình sao bị kích hoạt (đã được ghi nhận trên mô hình động vật thí nghiệm), quá trình chuyển hóa glucose tại não sẽ bị cản trở và kèm theo sản sinh lactate, dẫn tới rối loạn chức năng nơ-ron và suy giảm tương tác xã hội ^[3].

Nhu cầu glucose biến thiên theo độ tuổi và cường độ tư duy

Lượng tiêu thụ glucose của não bộ không giữ nguyên cố định ở mọi thời điểm mà phụ thuộc lớn vào độ tuổi cũng như mức độ phức tạp của các tác vụ tâm trí ^[3], ^[5]. Trong các tình huống căng thẳng hay khi thực hiện các tác vụ nhận thức đòi hỏi tư duy cao, nhu cầu chuyển hóa năng lượng của não bộ sẽ gia tăng rõ rệt ^[3].

Một nghiên cứu phát triển sinh lý thần kinh năm 2022 bằng kỹ thuật chụp cộng hưởng từ (MRI) kết hợp đo tốc độ chuyển hóa glucose vùng (CMRGluc) đã chỉ ra quy luật tiêu thụ đường theo lứa tuổi ^[5]. Lượng tiêu thụ glucose tuyệt đối của toàn bộ não bộ đạt đỉnh vào lúc 5 tuổi với 167 g/ngày ở bé trai và 146 g/ngày ở bé gái ^[5]. Khi bước vào tuổi trưởng thành, con số tuyệt đối này dần giảm xuống còn 88 g/ngày ở nam giới và 80 g/ngày ở nữ giới khi tính theo tốc độ chuyển hóa nền của MRI ^[5]. Tính theo tỷ lệ phần trăm nhu cầu năng lượng nghỉ ngơi toàn thân, não tiêu thụ 53% ở trẻ trai và 60% ở trẻ gái sơ sinh; đạt đỉnh ở mức 66% (nam) và 65% (nữ) lúc 4,2 đến 4,4 tuổi trước khi sụt giảm dần ^[5].

Bên cạnh đó, các mô hình thực nghiệm theo dõi dịch ngoại bào não bộ đã chứng minh rằng khi đối mặt với tác vụ khó, nồng độ glucose trong dịch ngoại bào tại các vùng não chịu trách nhiệm xử lý tác vụ đó sẽ bị sụt giảm tỷ lệ thuận với độ khó ^[6]. Ngay cả hoạt động xử lý thị giác đơn giản cũng rút cạn glucose cục bộ: kích thích thị giác mới lạ làm tiêu hao đường tại vỏ não thị giác hệt như cách vùng hải mã xử lý nhiệm vụ ghi nhớ ^[6]. Khi bổ sung glucose, hiện tượng cạn kiệt đường cục bộ này được ngăn ngừa và hiệu suất nhận thức lập tức phục hồi ^[6].

Các bằng chứng khoa học về việc bổ sung carbohydrate và sự tập trung

Tác động tích cực của việc dung nạp carbohydrate đối với sự chú ý và trí nhớ đã được ghi nhận trong nhiều nghiên cứu lâm sàng trên người ^[1], ^[7], ^[8].

Nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng mù đôi có đối chứng giả dược năm 2002 đánh giá tác động của dung dịch carbohydrate lên khả năng nhận thức khi hoạt động thể lực kéo dài ^[7]. Nghiên cứu tiến hành trên 143 nam thanh niên khỏe mạnh, chia ngẫu nhiên thành 3 nhóm dùng đồ uống: nhóm dung dịch carbohydrate 6% (35,1 kJ/kg), nhóm dung dịch 12% (70,2 kJ/kg) và nhóm dùng giả dược ^[7]. Thử nghiệm kéo dài trong 10 giờ với các hoạt động thể lực nặng (hành quân 19,3 km và hai đợt chạy 4,8 km xen kẽ nghỉ ngơi) kết hợp đo độ tỉnh táo thông qua thiết bị đeo tay phát tín hiệu âm thanh (20 lần/giờ) ^[7]. Kết quả cho thấy nhóm sử dụng dung dịch đường 12% đạt kết quả tốt nhất về độ cảnh giác, trong khi nhóm giả dược cho kết quả kém nhất (P < 0,001) ^[7]. Bảng câu hỏi tâm trạng cũng ghi nhận nhóm bổ sung carbohydrate giảm cảm giác bối rối (P = 0,040) và tăng cường sinh lực (P = 0,025) so với giả dược ^[7].

Năm 2016, một nghiên cứu trên người lớn tuổi không mắc bệnh đái tháo đường nhằm khảo sát mối liên hệ giữa nồng độ glucose lúc đói và chức năng nhận thức thần kinh ^[4]. Kết quả cho thấy mức glucose lúc đói cao hơn trong ngưỡng sinh lý bình thường có liên quan tích cực đến hiệu suất làm bài kiểm tra nhận thức ^[4]. Đáng chú ý, nhóm người cao tuổi nhất ("old-old") dường như hưởng lợi từ mức glucose lúc đói cao hơn rõ rệt so với nhóm người mới bước vào tuổi già ("young-old") ^[4]. Một số thử nghiệm bổ sung cũng chứng minh rằng việc uống glucose cải thiện hiệu suất ghi nhớ sau đó ở cả người trẻ lẫn người già ^[4].

Nghiên cứu tổng hợp năm 2002 về việc tăng cường chức năng nhận thức suốt đời cho thấy việc dung nạp glucose vào sáng sớm cải thiện rõ rệt trí nhớ khai báo bằng lời nói ở người cao tuổi có suy giảm nhẹ ^[8]. Ở nhóm người trẻ tuổi có chức năng cao, việc bổ sung glucose đòi hỏi các bài kiểm tra phải có độ khó thích hợp mới thấy rõ sự cải thiện ^[8]. Đáng lưu ý, một bữa ăn sáng thông thường với ngũ cốc cũng mang lại hiệu quả tăng cường nhận thức tương đương với việc dùng dung dịch glucose đơn thuần ^[8]. Tiêu thụ thực phẩm hoặc đồ uống giàu sucrose cũng đã được chứng minh giúp tăng cường sự tỉnh táo, trí nhớ, thời gian phản ứng, khả năng giải toán và giảm mệt mỏi ở người khỏe mạnh cũng như bệnh nhân Alzheimer ^[1].

Hiểu lầm thường gặp về việc ăn đường để "bổ não"

Nhiều người lầm tưởng rằng não cần nhiều glucose đồng nghĩa với việc chúng ta phải liên tục nạp bánh kẹo, nước ngọt chứa đường tinh luyện. Đây là quan niệm sai lầm. Sucrose khi đi vào cơ thể sẽ được hệ tiêu hóa phân cắt thành monosaccharide là glucose và fructose, sau đó hấp thu qua tĩnh mạch cửa về gan rồi mới đi vào máu đến não ^[1]. Nhu cầu glucose tổng thể của một người trưởng thành dao động 160-260 g mỗi ngày, trong đó não chiếm 120 g ^[2].

Cơ thể người sở hữu hệ thống bù trừ và dự trữ rất linh hoạt để duy trì đường huyết ổn định mà không cần phụ thuộc vào việc ăn liên tục ^[2]. Cơ thể có khoảng 20 g glucose trong dịch thể và khoảng 190 g glycogen dự trữ, đủ để đáp ứng nhu cầu chuyển hóa trong gần một ngày ^[2]. Khoảng 8 đến 12 giờ sau bữa ăn, gan sẽ phân giải nguồn glycogen dự trữ (cung cấp 40-80 g đường/ngày) để nuôi dưỡng các mô ^[2].

Khi lượng carbohydrate cạn kiệt, cơ thể sẽ kích hoạt quá trình tân tạo đường (gluconeogenesis) trung bình 180 g/ngày, chủ yếu diễn ra tại gan (73%) và vỏ thận (27%) từ các nguồn cơ chất như lactate, axit amin và glycerol ^[2]. Cơ chế thích nghi và dự phòng này giúp nồng độ đường trong máu luôn được cung cấp liên tục cho não bộ ngay cả khi chưa kịp ăn ^[2].

Những ai cần thận trọng khi kiểm soát lượng glucose?

Mặc dù đường cần thiết cho não bộ, việc tiếp nạp carbohydrate không kiểm soát có thể gây ra nhiều hệ lụy cho sức khỏe chuyển hóa:

• Người mắc bệnh đái tháo đường hoặc tiền đái tháo đường: Khả năng điều hòa insulin và dung nạp glucose bị rối loạn khiến việc tiêu thụ đường đơn giản dễ làm đường huyết tăng vọt, gây tổn thương mạch máu nuôi dưỡng não. Người bệnh cần tuân thủ nghiêm ngặt phác đồ điều trị và tư vấn của bác sĩ chuyên khoa.
• Người có lối sống tĩnh tại, thừa cân: Đường thừa không được sử dụng hết sẽ chuyển hóa thành mỡ tích tụ (như VLDL qua gan) ^[1], tăng nguy cơ xơ vữa động mạch và ảnh hưởng tiêu cực đến tưới máu não.
• Người cao tuổi: Nhu cầu não bộ cần đường huyết ổn định để tránh suy giảm trí nhớ ^[4], nhưng chức năng chuyển hóa suy giảm đòi hỏi phải lựa chọn nguồn carbohydrate phức hợp thay vì đồ ngọt hấp thu nhanh.

Lời khuyên áp dụng vào chế độ dinh dưỡng hàng ngày

Để giữ cho não bộ luôn tỉnh táo, duy trì khả năng tập trung xuyên suốt ngày làm việc mà không làm đường huyết dao động đột ngột, bạn có thể áp dụng các thói quen sau:

• Ăn bữa sáng đầy đủ với ngũ cốc: Bữa sáng bằng thực phẩm ngũ cốc cung cấp carbohydrate phức hợp giải phóng đường từ từ, giúp tăng cường hiệu suất trí nhớ tương đương với bổ sung đường chuyên biệt ^[8].
• Bổ sung đúng thời điểm: Khi phải làm việc trí óc căng thẳng kéo dài hoặc hoạt động thể lực phối hợp trong nhiều giờ, một bữa phụ nhẹ chứa carbohydrate hoặc đồ uống bổ sung năng lượng thích hợp sẽ giúp khôi phục khả năng chú ý và giảm cảm giác lú lẫn, mệt mỏi ^[1], ^[7].
• Đảm bảo dinh dưỡng tế bào: Các bệnh lý tâm thần và sa sút trí tuệ thường liên quan đến sự thiếu hụt dinh dưỡng ở cấp độ tế bào thần kinh ^[1]. Hãy kết hợp carbohydrate lành mạnh với việc uống đủ nước và lối sống vận động để mạch máu não luôn thông suốt.

Để não bộ làm việc với hiệu suất cao nhất, điều cốt lõi không phải là lạm dụng đường ngọt mà là duy trì một chế độ ăn cân bằng, đều đặn để hệ thống dự trữ và tạo đường tự nhiên của cơ thể vận hành tối ưu. Khi có các bệnh lý nền về chuyển hóa, việc tham khảo ý kiến bác sĩ hoặc chuyên gia dinh dưỡng là điều cần thiết để xây dựng thực đơn phù hợp nhất.