人腦的功能可透過影響神經元溝通、可塑性和保護機制各方面的目標蛋白化合物 (蛋白質) 來改善。這可以透過增強自然過程或引入新的生物技術生產的蛋白質來實現。以下是一些有關蛋白質化合物如何有助於改善大腦功能的方法：

1. 促進神經元生長的神經營養素

BDNF（腦衍生神經營養因子）：BDNF 是一種支援神經元生長與分化，並促進突觸可塑性的蛋白質。它在突觸連結的形成和強化中扮演重要的角色，而突觸連結對學習和記憶是不可或缺的。

改善的潛力：透過有針對性的蛋白質傳遞或生物技術干預來提高 BDNF 水平，可以增強神經元的生長和可塑性，從而改善認知功能。臨床研究顯示，較高的 BDNF 水準可降低罹患神經退化性疾病 (如阿茲海默氏症) 的風險。

NGF (神經生長因子)：NGF 可促進神經細胞的存活和生長，尤其是感覺神經和交感神經。NGF 對於維持神經元網路是不可或缺的，並有助於減緩神經元退化。

改善的潛力：刺激 NGF 的製造可改善神經元的存活與再生，尤其是患有神經系統疾病或年齡相關神經元退化的患者。

2. 改善突觸可塑性的蛋白質

CaMKII（鈣調蛋白依賴性蛋白激酶 II）：這種酵素對於突觸的強化和長期記憶的形成至關重要。它受鈣信號通路的啟動所調節，在長期潛能（LTP）這一學習和記憶機制中發揮關鍵作用。

改善的潛力：有針對性地增強 CaMKII 的活性可以加速長期記憶的形成並改善學習。這可以透過生物技術改良蛋白質或啟動特定訊號通路來實現。

Arc (Activity-Regulated Cytoskeleton-Associated Protein)：Arc 是一種在突觸可塑性中扮演核心角色的蛋白質。它調節突觸的結構，並將新的資訊整合到神經元網路中。

改善的潛力：以 Arc 表達為靶點可以提高神經元網路的效率，改善學習和記憶。研究人員正在將 Arc 作為治療記憶失調的潛在靶點進行研究。

3. 保護神經退化性疾病的蛋白質

超氧化物歧化酶 (SOD)：SOD 是一種抗氧化酵素，可中和造成神經元損害的活性氧 (ROS)。它能保護神經元免受氧化壓力的傷害，而氧化壓力在神經退化性疾病（如阿爾茲海默氏症和帕金森氏症）中扮演重要的角色。

改善的機會：增加 SOD 的製造或供應可保護腦細胞免於氧化壓力所造成的傷害，進而維持腦部功能，尤其是在年老時。

熱休克蛋白 (HSP)：熱休克蛋白是一族蛋白質，可透過修復或降解受損的蛋白質來保護神經元免受壓力，並維持細胞的完整性。

改善的潛力：可以針對 HSP 來改善大腦修復受損蛋白質的能力，並減緩神經退化性疾病的進展。目前正在研究增加 HSP 活性的臨床方法。

4. 改善線粒體功能的蛋白質

PGC-1α (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Gamma Coactivator 1-alpha)：此蛋白質可調節線粒體產生能量，這對大腦非常重要，因為大腦需要大量能量來維持其功能。

改善的潛力：增加 PGC-1α 水準可以增加神經元的能量生產，改善認知功能和神經元健康。此策略對線粒體功能受損的神經退化性疾病尤其有用。

Sirtuins: Sirtuins 是調節細胞能量平衡和細胞壽命的蛋白質。它們在啟動與線粒體功能和細胞存活相關的代謝通路中扮演重要角色。

改善的潛力：活化 sirtuins 可以減緩大腦的老化過程，並改善神經保護機制。Sirtuins 也是延長壽命和改善認知功能的研究目標，大有可為。

5. 新開發的蛋白質化合物（生物技術應用）

人工神經遞質受體：可特別開發生物工程蛋白質來調節某些神經受體的活動。例如，可開發人工受體來改善穀氨酸或 GABA 的訊號，從而增強學習和記憶能力。

改善的潛力：有針對性地使用這種受體，可以讓大腦更快更有效率地處理資訊，對認知障礙尤其有益。

光基因蛋白：這些蛋白質可以用光來啟動或抑制神經元。光遺傳方法是利用蛋白質（如通道閃爍蛋白）來特別控制神經元的活動。

改善的潛力：光遺傳學可用於精確調節神經元網路，並特別啟動對學習、記憶和認知功能很重要的腦部區域。

6. 促進認知能力的神經肽

催產素和加壓素：這些神經肽不僅會影響情緒和社會互動，還會影響學習和記憶過程。它們可以強化腦部某些區域的突觸連結，特別是與社交學習和記憶有關的區域。

改善的潛力：有針對性地提供催產素或加壓素不僅可以改善社交行為，還可以改善某些記憶和學習過程。這些神經肽已經在一些治療自閉症和精神分裂症的研究中進行調查。

7 未來展望：基因改造蛋白質

CRISPR-Cas9 與蛋白質工程：CRISPR 技術可用於特定編輯負責生產特定蛋白質的基因。這可以產生對大腦特別有益的蛋白質，例如促進神經毒性物質的分解或改善突觸可塑性。

改善的潛力：透過引入新的、最佳化的蛋白質，大腦可能會對疾病有更強的抵抗力，或大幅提升其認知能力。這種基因改造甚至可以幫助延緩大腦的老化跡象。

摘要：

有許多蛋白質化合物具有改善大腦功能的潛力，特別是那些支援神經元生長、突觸可塑性、能量產生和神經元保護的蛋白質化合物。新的生物技術方法，如開發人工蛋白質、透過光遺傳學和基因改造有針對性地啟動神經元網路，為增強認知功能和保護大腦免受神經退行性疾病的侵害開啟了令人振奮的機會。

有針對性地增加 BDNF、NGF 和抗氧化酵素等蛋白質，可以大幅改善大腦的學習能力、記憶力和保護能力。人工蛋白質和基因改造蛋白質也提供了優化大腦的機會，而這種優化大腦的方式以前只能在理論上實現。

飲食在支持人體蛋白質複合物的生產和功能方面扮演著重要的角色，包括那些對大腦和認知功能很重要的蛋白質複合物。飲食中的營養素可提供蛋白質合成所需的構成物質，並支援促進神經元可塑性、神經元生長及預防神經退化性疾病的生化過程。以下是一些主要的營養素和飲食策略，可以特別支援新蛋白質化合物的形成，並改善腦部功能：

1. 氨基酸是製造新蛋白質的基石

蛋白質是由必須從食物中取得的胺基酸所組成。尤其重要的是必需胺基酸，人體無法自行製造這些胺基酸，必須從食物中取得。

色氨酸：這種胺基酸是血清素的前體，血清素是影響情緒和認知的重要神經遞質。血清素也可以轉換成褪黑激素，褪黑激素可以調節睡眠，而睡眠對大腦的恢復和可塑性非常重要。

來源：富含色氨酸的食物包括火雞、蛋、堅果、種子、乳酪和魚類。

酪氨酸：這種胺基酸是多巴胺的前體，多巴胺是一種神經遞質，對於動機、獎賞和認知功能非常重要。多巴胺在神經元之間的溝通中扮演關鍵的角色。

來源：酪氨酸存在於肉、魚、蛋、乳製品、豆類和大豆製品中。

Glutamine: Glutamine 是谷氨酸的前體，谷氨酸是腦部最重要的興奮神經遞質，負責學習和記憶。

來源：Glutamine 可在肉類和魚類等動物蛋白質以及菠菜和歐芹等植物來源中找到。

2. 奧米加-3 脂肪酸：支援蛋白質合成和可塑性

Omega-3 脂肪酸，尤其是 DHA (二十二碳六烯酸)，在腦細胞的結構和功能中扮演著核心角色，並支援蛋白質合成和突觸可塑性。

功能：DHA 是神經元細胞膜的重要成分，可維持突觸的流動性和功能。充足的 Omega-3 脂肪酸能改善神經元之間的訊號傳輸，並促進樹突生長，而樹突是神經元可塑性的關鍵。

來源：Omega-3 脂肪酸主要存在於多脂魚類，如鮭魚、鯖魚和沙丁魚，以及植物性來源，如奇亞籽、亞麻籽和核桃。

好處：研究顯示，增加攝取 Omega-3 脂肪酸可以降低罹患神經退化性疾病 (例如阿茲海默症) 的風險。Omega-3 脂肪酸可促進神經營養素 (如 BDNF) 的形成，有助於神經元的生長和修復。

3 種 B 族維他命：蛋白質合成和神經元健康的催化劑

B 族維他命，特別是 B6、B9 (葉酸) 和 B12，對於蛋白質的合成和神經元功能的維持至關重要。

B6 (吡哆醇)：支援血清素、多巴胺和 GABA 等神經傳導物質的合成，這些物質可控制神經元之間的溝通。缺乏 B6 會影響蛋白質合成和認知功能。

來源：魚、家禽、馬鈴薯、香蕉和強化穀類。

B9 (葉酸)：葉酸對 DNA 合成和細胞分裂至關重要。它可支援神經傳遞物質的產生，並有助於神經細胞的修復。

來源：綠葉蔬菜（菠菜、羽衣甘藍）、豆類、堅果和強化穀類產品。

B12: B12 有助於形成包圍神經的保護層 - 髓磷脂，並促進神經傳遞物質的合成。缺乏 B12 會導致認知障礙和神經元損害。

來源：肉類、魚、乳製品和強化穀物製品。

4. 抗氧化劑：防止氧化壓力

抗氧化劑在保護大腦細胞免受自由基造成的氧化壓力方面扮演重要角色。氧化壓力會損害神經元，損害突觸的可塑性，進而導致認知能力下降。

維他命 C： 強效的抗氧化劑，可保護大腦免於氧化損害，並支援神經元的健康。

來源：柑橘類水果、莓果、胡椒和西蘭花。

維生素 E：保護神經細胞的細胞膜，防止自由基破壞神經細胞的結構和功能。

來源：堅果、種子、植物油和綠葉蔬菜。

類黃酮：這些存在於莓果、綠茶和可可中的植物物質具有強大的抗氧化和抗發炎特性，並能促進血液流向腦部。它們能改善記憶功能，防止神經元退化。

來源：莓果 (尤其是藍莓)、黑巧克力、綠茶和葡萄。

5. 膽鹼：支援乙醯膽鹼的產生

膽鹼是產生乙醯膽鹼所需的重要營養素，乙醯膽鹼是一種重要的神經傳導物質，對記憶和學習至關重要。

功能：乙醯膽鹼負責神經元之間的訊號傳輸，以及記憶和注意力過程的調節。增加膽鹼的供應可以支援新突觸的形成和突觸的可塑性。

來源：富含膽鹼的食物有雞蛋、牛肉、魚、雞肝和大豆。

6. 多酚：促進神經元可塑性

多酚是具有抗炎和抗氧化特性的植物化學物質。它們能促進 BDNF 的製造並改善神經元的可塑性，有助於大腦健康。

槲皮素和白藜蘆醇是多酚的範例，已被證實具有神經保護作用，可降低神經退化性疾病的風險。

來源：白藜蘆醇存在於紅酒、葡萄和漿果中，而槲皮素則存在於蘋果、洋蔥和綠茶中。

7. 鎂：支援 NMDA 受體功能

鎂是一種重要的礦物質，可支援 NMDA 受體的活動，而 NMDA 受體與突觸可塑性和記憶有關。

功能：鎂可調節鈣流經 NMDA 受體，這對長期潛能增強 (LTP) - 支援學習和記憶的機制 - 極為重要。

來源：杏仁、南瓜籽、菠菜、黑豆和全麥產品。

8. 姜黃素：促進神經元的生長和保護

姜黃素是薑黃中的活性分子，具有強大的抗發炎和抗氧化特性，可促進大腦健康。姜黃素能刺激 BDNF 的製造，保護神經元免受發炎和氧化損害。

功能：姜黃素可促進新神經元的生長，並改善突觸的可塑性。目前也正在研究姜黃素是否能降低罹患神經退化性疾病 (如阿茲海默氏症) 的風險。

來源：薑黃（最好與黑胡椒一起使用，以提高生物利用率）。

9. 鋅和鐵：支援認知功能

鋅：鋅在神經遞質和突觸可塑性的調節中扮演重要角色。缺鋅會損害學習和記憶。

來源：肉類、貝殼類、堅果和種子。