התזונה בגיל הרך – גורם מכריע בהתפתחות קוגניטיבית

התפתחות המוח אצל התינוק אינה מסתיימת עם הלידה, אלא ממשיכה במהלך השנתיים הראשונות לחיים. בתקופה זו הידועה גם כתקופת "אלף הימים", עובר המוח האנושי תהליכים משמעותיים, תחילה של התמיינות, גדילה, מיאליניזציה, והתפתחות קשרים בין-עצביים (סינפסות) במרכזים מוטוריים ותחושתיים, ובהמשך התפתחות של מרכזי שפה, זיכרון, קוגניציה ורגש [1]. בתקופה זו המוח סופג כל גירוי, והוא נמצא בנכונות שיא ללמוד, כאשר כל גירוי בונה קשר עצבי. מחקרים מראים, כי התפתחות אופטימלית של המוח תלויה בתזונה אופטימלית, ובאווירת ביטחון ותמיכה [2,3]. כמו כן נמצא, כי תנאי מתח ומחסור תזונתי מעכבים היווצרות קשרי עצבים, שעומדים בבסיס כל תהליכי הלמידה. זאת מפני שדווקא בשלב הקריטי של התפתחות המוח אין לתינוק רזרבות תזונתיות, הצרכים התזונתיים שלו גדולים במיוחד, והוא תלוי לחלוטין בתזונה השוטפת. תת תזונה, אפילו זמנית, פוגעת בערנות, ובהתעניינות בגירויים סביבתיים. תינוקות הסובלים מתת תזונה, מקבלים פחות גירויים, לומדים פחות, ופוטנציאל ההתפתחות שלהם אינו מנוצל. לפיכך, תזונה נחשבת כאחד מהגורמים המשפיעים ביותר על התפתחות המוח, מבין כלל הגורמים שאינם גנטיים [4].
על פי דיווחים של הWHO – כ-200 מיליון ילדים בעולם סובלים מעיכוב בגדילה בשל תת תזונה והשפעות אחרות של עוני ומחסור. הילדים הנ"ל לרוב נולדים קטנים לגיל ההיריון, שכן המחסור מתרחש עוד בזמן שהותם ברחם בשל תת תזונה ותחלואה כרונית אצל האם. אין ספק כי לתת תזונה זו יש גם השפעה על התפתחותם הקוגניטיבית של ילדים אלו [4].
ישנם רכיבי תזונה להם השפעה משמעותית יותר על המוח המתפתח בהשוואה לאחרים.  בנוסף לאנרגיה הדרושה, יש חשיבות גדולה לחלבון, לחומצות שומן ארוכות שרשרת רב בלתי רוויות (Long Chain Poly unsaturated Fatty Acids; LCPUFA) ולמיקרונוטריאנטים כמו ברזל, אבץ, נחושת, יוד, סלניום וחומצה פולית. ההשפעה של חסר תזונתי על המוח המתפתח תלויה בשלב ההתפתחותי שבו מופיע החסר, משך הזמן וכמה עמוק החסר. חסרים שונים משפיעים על התפתחות תהליכים ומרכזים שונים במוח. לדוגמא חסר חלבונים יגרום לעיכוב התפתחותי גלובלי, ובאופן ספציפי יגרום לפגיעה קורטיקלית היפוקמפלית (היפוקמפוס- אזור באונה הרקתית של המוח, משתתף בתפקידי זיכרון וניווט, ה.מ.ל.). חסר ברזל משפיע על המיאליניזציה – על סינתזה של נוירוטרנסמיטור בשם מונואמין, ועל מטבוליזם של אנרגיה בהיפוקמפוס, וחסר באבץ משפיע על מערכת העצבים האוטונומית. חומצות שומן ארוכות שרשרת בלתי רוויות חשובות למיאליניזציה, ייצור סינפסות ותפקוד ממברנות. בעת הערכת חסר יש להתייחס לאספקטים השונים,  בהתאם להשפעה של רכיבי מזון ספציפיים [5].
במאמר זה נסקור את החסרים התזונתיים, שהינם בעלי השפעה על המוח המתפתח, ונדון בהשפעה של חלב אם כ"תקן הזהב" להתפתחות קוגניטיבית נורמטיבית ואופטימלית.

השפעת מאקרונוטריאנטים על התפתחות הקוגניציה
חלבון ואנרגיה
החסר התזונתי המשמעותי ביותר בעולם כולו  הינו  תת תזונה בשל חסר אנרגיה וחלבון (Protein energy malnutrition). החסר מתחלק ל-3 סוגים : Marasmus בו חסרה בעיקר אנרגיה, Kwashiorkor שהינו משני לחסר חלבון ו – Marasmic kwashiorkor, שהוא שילוב של השניים, המתבטא בחסר אנרגיה וחלבון יחד [4,5].
באופן טבעי, חסר אקוטי של אנרגיה וחלבון מביא  לעייפות, אפתיה  וירידה בפעילות, אך מחקרים רבים הוכיחו גם השלכות קוגניטיביות ארוכות טווח. מחקרי מעבדה בחיות הראו שחסר חלבון ואנרגיה  יכול להוביל להפרעות מבניות ותפקודיות במח המתפתח. חסר אנרגיה וחלבון בזמן ההיריון ובתקופה הנאונטלית מוריד את נפח הדנ"א והרנ"א, ומשנה את פרופיל חומצות השומן. כפועל יוצא מכך מספר סיבי העצב קטן, סינתזת החלבון יורדת והמיאליניזציה מעוכבת. האזורים הרגישים ביותר לחסר קלוריות מחלבון הם הקורטקס וההיפוקמפוס, וההפרעה השכיחה היא השפעה על זיכרון ולמידה. כמו כן, תת תזונה נמצאה כמעלה התנהגות חרדתית ומגבירה  אימפולסיביות, שכן היא משפיעה על ההיפוקמפוס (שהינו חלק מהמרכז הרגשי של המוח הידוע גם כמערכת הלימבית) בכך שהיא משפיעה על נוירוטרנסמיטורים נוירואדרנרגיים וסרוטונינרגיים, וכן על הורמוני רעב כמו גרלין.
מחקר רטרוספקטיבי שבדק ביצועים קוגניטיביים ב- 127 ילדים עם חסר תזונתי בהשוואה לאלה עם תזונה תואמת גיל, הראה ירידה באינטליגנציה ובביצועיים בביה"ס אצל הילדים שסבלו מחסר תזונתי. מחקרים נוספים הראו תוצאות דומות גם אחרי תיקון למצב סוציואקונומי. מחקרי מעבדה הראו ששיקום תזונתי מאוחר יכול להשפיע לטובה על משקל הילד, ואף להעלות את נפח המוח, אך ההפרעה בזיכרון ובלמידה נוטות להימשך גם לאחר התיקון [5].

חומצות שומן  
60% ממשקל המוח היבש מורכב משומנים, בעיקר סטרולים, אומגה 3, אומגה 6 ואומגה 9. חומצות שומן השכיחות במוח האנושי הינן חומצה ארכידונית (Archidonic acid, AA– מסוג אומגה 6) וDHA  (Docosahexanoic acid –  מסוג אומגה 3). מקורות טובים לחומצות מסוג אומגה 3 הינם דגי מים קרים, זרעי פשתן, אגוזי מלך ושמן קנולה. מקורות לאומגה 6 הינם שמנים  צמחיים (סויה תירס)  ואגוזים.  הצריכה של אומגה 3 ממזונות לרוב אינה מספקת הן בילדים והן במבוגרים [6].
DHA ו-AA מצטברים בסיבי העצב במהלך ההיריון והשנה הראשונה לחיים, ויש להם חשיבות במבנה הממברנה, בייצור סינפסות, ובתהליך ייצור המיאלין (חומר הבידוד של העצבים). פגיעה בחומר הבידוד של העצבים, שעשיר בכולסטרול ובחומצות שומן בלתי רוויות ארוכות, עלולה לפגוע בתפקודים מאוחרים כמו התנהגות, חשיבה, דיבור, התפתחות מוטורית והישגים לימודיים. מחקרי מעבדה מראים ש DHA חיוני למבנה ותפקוד המוח. מחקרים בעכברים הראו שחסר אימהי ב- DHA במהלך ההיריון יביא לירידה בכמות ה DHA  במוח הוולדות, ולירידה בביצוע במבחנים קוגניטיביים והתנהגותיים. מחקרים תצפיתיים בבני אדם הראו, כי צריכת דגים ופירות ים אימהית של פחות מ- 340 גרם בשבוע הינה באסוציאציה לסיכון גבוה יותר לIQ- נמוך בילדים, בהשוואה לאלה שצרכו מינונים גבוהים יותר. מחקר זה אף הראה, כי צריכה נמוכה של DHA היוותה סיכון להפרעה במוטוריקה העדינה, בתקשורת ובהתפתחות חברתית. מאחר וחומצות השומן ארוכות השרשרת מצטברות במח בעיקר בטרימסטר האחרון להיריון, פגים הינם בסיכון משמעותי לחסר. מחקרים מבוקרים רנדומליים בפגים הראו שיפור קוגניטיבי ובחדות ראיה אחרי תיסוף של DHA לפורמולה, בעוד שמחקרים בילדים שנולדו במועד לא הגיעו למסקנות מובהקות בנושא זה [7].
בניגוד להשפעות המיטיבות של תזונה עשירה באומגה 3 מחקרים אפידמיולוגיים מראים, כי צריכה גבוהה מידי של שומן רווי ושומן טרנס הינה בעלת השפעה שלילית על הקוגניציה והתפתחות המוח. מחקרי עכברים שבדקו השפעה של מזון מתועש עשיר בשומן רווי וסוכרוז הראה ירידה ביכולות הקוגניטיביות וירידה בפלסטיות הסינפסות, וזאת אחרי 3 שבועות של צריכה בלבד [7].

פחמימות
קצב השימוש בגלוקוז בילדים הינו פי 2 מזה שבמבוגרים. הקצב הגבוה  נשמר בגילאי 4-10, ואז יורד בהדרגה לרמה של מבוגר עד גיל 16. הפחמימות דרושות למוח כמקור לאנרגיה זמינה, ומחסור בהן יכול לפגוע במרכזים במוח, במיוחד באלה שאחראים לזיכרון וללמידה. מעבר לכמות הפחמימות יש חשיבות גם לסוגן: סוכרים פשוטים נספגים מיד, אך הריכוז שלהם בדם עלול לרדת במהירות רבה יותר, ואילו פחמימות מורכבות (כגון שיבולת שועל, כוסמת, חיטה וקטניות) שומרות על יציבות רמת הסוכר בדם לאורך זמן. במחקר של Wesnes ועמיתים נבדקו פרמטרים של ריכוז ולמידה בקבוצה של ילדים בגילאי 9-16 שנים שעברו רנדומיזציה ל-2 ארוחות בוקר: משקה גלוקוז או דגנים מלאים בהשוואה ללא ארוחת בוקר כלל. מחקר זה הראה שהביצועיים של זיכרון, למידה וזיכרון מרחבי ירדו לאורך היום בנבדקים שלא קיבלו ארוחת בוקר, וירדו אף יותר בנבדקים שצרכו משקה גלוקוז. בניגוד לשתי הקבוצות הנ"ל, הביצועים של הנבדקים שצרכו דגנים מלאים נשארו יציבות לאורך היום. מחקרים נוספים הראו שלארוחת בוקר עם אינדקס גליקמי נמוך הייתה השפעה מיטיבה על קוגניציה וזיכרון בעיקר בילדים בגילאי 6-11 שנים, בהשוואה לדיאטה בעלת אינדקס גליקמי גבוה [8].

חסר במיקרו נוטריאנטים והשלכות קוגניטיביות
ברזל
חסר בברזל הינו החסר התזונתי השכיח ביותר בעולם. הUNICEF- וה-WHO מעריכים כי 2 מיליארד איש מאוכלוסיית העולם סובלים מאנמיה מחסר ברזל, וכ-5 מיליארד סובלים מחסר ברזל. הסיכון הגבוה ביותר לחסר בברזל מתרחש בתקופות של גדילה מואצת או עליה בצריכה תזונתית כמו בחיים העובריים, בינקות (בגילאי 6-24 חודשים) ובילדות המוקדמת. גורמי סיכון לחסר ברזל הינם פגות (שכן עיקר הצטברות הברזל ביילודים מתרחש בטרימסטר האחרון להיריון), תחלואה אימהית כמו יתר לחץ דם, אשר מוריד את האספקה התזונתית ליילוד, או סוכרת אימהית שמעלה צריכה עוברית בשל אריתרופויזיס (ייצור תאי דם) מואץ [9].
השפעות של חסר בברזל על המוח המתפתח נחקרו במודלים של בעלי חיים במעבדה. מחקרים אלה הראו, כי מידת ההשפעה של החסר בברזל הינה פועל יוצא של חומרת החסר אל מול התזמון בו הוא מופיע. בבני אדם, חסר בברזל בתקופת הריון ובתקופה הפרינטלית נמצא כגורם לפגיעה מבנית ותפקודית בהיפוקמפוס ובקורטקס הפרונטלי באזור הסטריאטום, שהם האזורים האחראיים על ניווט, זיכרון ותכנון ושליטה מוטוריים [10].
בנוסף, לברזל השפעה על מטבוליזם של דופמין, אשר ידוע בהשפעתו על זיכרון, שליטה מוטורית, מוטיבציה וקשב. מחסור בברזל עלול לגרום לחוסר חמצן ואנרגיה בתאי הגוף והמוח, ולירידה ביכולת ליצור הורמוני תקשורת בין העצבים. מצב כזה עלול לגרום לפגיעה בתפקודים השכליים ובהתפתחות המוטורית לטווח קצר וארוך. יילודים שבדם הטבורי שלהם נמדדו רמות ברזל באחוזון נמוך נמצאו בסיכון להפרעות למידה בגילאי בית הספר. בתינוקות לאימהות סוכרתיות עם חסר בברזל נמצאה ירידה בעיבוד זיכרון שמיעתי בלידה [11]
במחקר שהתבסס על אוכלוסיית מתבגרים בריאים מקוסטה ריקה, שהיו בריאים לגמרי, פרט לחסר בברזל בינקות, נמצאו שכיחות גבוהה יותר של הפרעות קשב, הפרעות חרדה ודכאון, בעיות סוציאליות, ותוצאות נמוכות יותר במבחני IQ בגיל 19. למרות האמור לעיל, מחקרים התערבותיים אינם חד משמעיים: בעוד שחלק מהמחקרים הראו שיפור מוטורי וסוציאלי בנבדקים שקיבלו תוסף של ברזל, מחקרים אחרים הראו שתוסף של ברזל אכן הביא לירידה בשכיחות האנמיה, אך ההשפעה על התפתחות לא הייתה מובהקת. כמו כן, לאחרונה הצטבר מידע על השפעות שליליות של טיפול בתוסף ברזל. ידוע כי רק כ-20% מהברזל בתוסף נספג ומרביתו מגיע למעי, מה שעלול להחמיר שלשול ולגרום לדיסביוזיס במיקרוביום. יש צורך במחקרי נוספים על מנת לאמוד באופן מדויק את השפעות הטיפול בתוסף בברזל, וכן לנטר את דרך המתן האופטימלית (דרך תזונה עשירה בברזל, מתן תוסף ברזל בשילוב עם פרהביוטיקה וכו')[12].

אבץ 
חסר אבץ הינו חסר תזונתי שכיח בעולם. ההנחה היא שכ- 40% מאוכלוסיית העולם סובלת מחסר באבץ. אבץ מצוי בכבד, בחלמון ביצה, בבשר, בפטריות ובאגוזים.
האבץ מעורב בסינתזה של דנ"א ורנ"א, ובמטבוליזם של חלבונים, פחמימות ושומן.  חסר באבץ, עלול לפגוע בהולכת הגירוי העצבי וביעילות התגובה העצבית. כתוצאה מכך עלולים להיפגע התפתחות המוח ותפקודים קוגניטיביים ומוטוריים. ישנם מחקרים רבים, שבדקו את השפעת תוסף אבץ על תפקוד קוגניטיבי בתינוקות וילדים. מחקרים תצפיתיים הראו קורלציה בין רמות אבץ נמוכות וירידה ביכולות קוגניטיביות ומצב מנטלי, אך מחקרים התערבותיים של מתן אבץ בלבד או בשילוב עם מיקרונוטריאנטים אחרים הראו תוצאות לא עקביות [14,13].

יוד
חסר ביוד הינו בעיה ציבורית גלובלית, בעיקר בילדים ובנשים בהריון. באוסטרליה נמצא כי רוב הילדים והאימהות בהיריון סובלים מחסר יוד קל, וחלקם אף סובלים מחסר בינוני או חמור. חסר היוד באדמה של מדינות רבות הביא לרגולציה של העשרה של יוד  במזונות  כמו למשל העשרה של המלח. הקשר שבין חסר ביוד לבין קוגניציה ידוע היטב. חסר משמעותי של יוד בהיריון יכול לגרום להתפתחות של קרטיניזם הכולל: פיגור שכלי, הפרעה בשמיעה ,דיבור והפרעה מוטורית.
יוד הוא מרכיב חיוני לייצור הורמוני התירואיד. 80% מכמותו נמצאת בבלוטת התירואיד, כאשר להורמוני התירואיד תפקידים רבים בהתפתחות הקוגניטיבית: מהתמיינות, הבשלה, מיגרציה, מיאליניזציה ועד יצירת סינפסות עצביות. במטאנליזה מאזורים שונים בסין, שידועה בחסר ביוד, נמצאה ירידה של 12.3 נקודותIQ   בילדים שגרו באזורים עם מחסור משמעותי ביוד, לעומת אלה שגרו באזורים עשירים ביוד. עם זאת, הקשר שבין חסר קל ובינוני של יוד אצל האם והתפתחות קוגניטיבית ביילוד ידוע פחות. בחסר אימהי קל של יוד רמות ה-TSH , FT4 אינן נפגעות, כך שלא מתפתחת תת פעילות של בלוטת התריס, אך עדיין רמת T4  אינה אופטימלית להתפתחות העובר. מחקרים  תצפיתיים מארה"ב, רוסיה, הולנד ואיטליה הראו קורלציה מובהקת בין חסר יוד קל אצל האם לבין הפרעה בתפקוד קוגניטיבי בילדים. מחקרי התערבות מאלבניה וניו-זילנד מצאו, כי תוסף של  יוד במקרה של חסר קל בילדים בגילאי 10-13 שנים הביא לשיפור בפתרון בעיות, ולשיפור במוטוריקה עדינה [16].
בישראל, המחסור ביוד הוא משמעותי. זאת בין היתר, בשל העובדה כי עד כה לא הותקנו תקנות המחייבות העשרת מלח ביוד, כפי שנעשה במדינות אחרות, ורק אחוזים בודדים מהמלח המשווק בישראל הינו מיודד. סקר ארצי  שבוצע לאחרונה גילה שכיחות גבוהה של מחסור ביוד אצל ילדים ונשים הרות, ונמצא כי מרבית הישראלים, מבוגרים וילדים כאחד, אינם צורכים מספיק יוד. לפיכך בהנחיות העדכניות לתזונה של האם במהלך ההיריון הוכנסה המלצה חדשה לתוסף של יוד במינון של 150-250 מיקרוגרם לפחות, חודש לפני שהאישה מתכננת להרות, במשך כל ההיריון, ואף בכל תקופת ההנקה.

הנקה – תקן הזהב להתפתחות המוח
האיגוד האמריקאי לרפואת ילדים (American Academy of Pediatrics) וה-WHO ממליצים על הנקה בלעדית לתינוקות ב-6 החודשים הראשונים לחיים, והנקה בתוספת מזונות משלימים לפחות לאורך השנה הראשונה. מעבר ליתרונות  הבריאותיים והאימונולוגיים הברורים של חלב אם, נמצאה השפעה של חלב אם גם על גדילה והתפתחות הילד. הצטבר מידע רב, לפיו, ילדים יונקים הם בעלי IQ גבוה יותר גם אחרי תיקון לגורמים נוספים כמו IQ  אימהי ומצב סוציו-אקונומי. האפקט נמצא משמעותי יותר ככל שמשך ההנקה ארוך יותר. במחקר שפורסם ב- Scandinavian Journal of Nutrition על ידי מיכאלסון ושותפיו, הוערך כי עלייה בתדירות ההנקה מ-20% ל-50% תחסוך כמיליארד דולר בשנה בהוצאות החינוך המיוחד [17].
מחקר רנדומלי כפול סמיות שבוצע בבלארוס עקב אחר 13,000 ילדים, שבבית החולים בו נולדו התבצע קידום לעידוד להנקה, לעומת ילדים שנולדו בבתי חולים בהם לא הייתה תכנית לקדום ועידוד הנקה.  מחקר זה הראה, כי לנבדקים שנולדו בבית החולים, בו הייתה תכנית לקידום הנקה, היו ציונים גבוהים יותר במבחנים קוגניטיביים מתוקפים, וביצועים אקדמיים טובים על פי דיווחי מורים בגיל 6.5 שנים, בהשוואה לנבדקים בקבוצת הביקורת. מטא-אנליזה שפורסמה ב- American Journal of Clinical Nutrition מצאה, שההשפעה של חלב אם  הייתה משמעותית יותר בתינוקות שנולדו קטנים לגיל ההיריון (Small for Gestational Age- SGA). תינוקות יונקים שנולדו במועד היו בעלי  2.26 נקודות IQ יותר מתינוקות שלא ינקו, בעוד שתינוקות קטנים לגיל ההיריון שינקו הראו 5.1 נקודות IQ  יותר בהשוואה לאלה שלא ינקו. מאידך, מחקר נוסף שהשווה IQ בין אחים באותה משפחה, בה רק אחד מהילדים ינק, לא מצא הבדל מובהק ב- IQ לאחר תיקון לגורמים אחרים כמו IQ אימהי. האמור מלמד, כי ההשפעה של ההנקה על ה- IQ, היא מורכבת, וכוללת השפעות גנטיות, הרכב החלב, הדיאדה הספציפית בין הילד לאם, ופקטורים פסיכוסוציאליים נוספים.
מחקריCross Sectional  שבדקו השפעה של הנקה על מבנה המוח מצאו, שלתינוקות יונקים מוח גדול יותר עם נפח קורטקס וחומר לבן גדול יותר. במחקר לונגיטודינאלי פרוספקטיבי שפורסם לאחרונה, שבו נבדקו לאורך 11 שנה, באמצעות בדיקות IQ והדמיה, 148 ילדים שינקו, לא נמצא שילדים שינקו הדגימו IQ גבוה יותר, או נפח מוח גדול יותר כולל סך חומר אפור, כאשר הגורם המשפיע ביותר על ה-IQ הינו נפח החומר האפור הסבקורטקלי [18].
יחד עם זאת, הגורם לקשר שבין הנקה לקוגניציה אינו ברור. אחת הסיבות לכך היא ההרכב הייחודי של חלב אם, שכולל רכיבים שתורמים להתפתחות המוח האופטימלית. לדוגמא, הרכב שומנים אופטימלי, יחס ואיכות של פחמימות, חלבונים, גורמי חיסון, גדילה והורמונים. אך מעבר  לאפקט הפיזיולוגי יש תפקיד אפיגנטי להשפעה הפסיכולוגית של קשר אם תינוק מוקדם, כמו גם לסטימולציה הפסיכו-סוציאלית המתרחשת בזמן יניקה מהשד, בהשוואה להאכלה מבקבוק [17].

טבלה 1: מאקרונוטריאנטים ומיקרונוטריאנטים חשובים להתפתחות קוגניטיבית בתקופה העוברית ובתקופת הינקות

לסיכום 
הדאגה להתפתחותו הקוגניטיבית של הפעוט מתחילה עוד במהלך ההיריון של האם. על האם ההרה, ובהמשך המיניקה, לדאוג לתזונתה, ולמאגרים מספקים של אבות מזון ומיקרונוטריאנטים חיוניים. התזונה ממלאת תפקיד חשוב בהתפתחות המוח בכל שלבי הילדות. חשיבותה של ההנקה לקוגניציה נחקרה רבות.
אף כי המוח מתפתח במהירות הגבוהה ביותר במהלך שנות החיים הראשונות, הוא ממשיך להתפתח גם בילדות ובגיל ההתבגרות, לכן חשוב שתזונתם של ילדים בכל הגילאים תהיה שלמה, מאוזנת, בריאה  ומגוונת.