Effect van Suiker op het Geheugen.
Een Literatuurstudie Naar het Glucose Memory Facilitation Effect.
Door Rosalie van der Aa
Instituut: Universiteit van Amsterdam Begeleider: Jan Snel
Studentnummer: 10004475 Studieonderdeel: Bachelorthese Aantal woorden: 5.840
Inhoudsopgave
Abstract 3
Het effect van suiker op het geheugen 4
Het effect van glucose op het geheugen bij adolescenten 7
De invloed van de hoeveelheid glucose op het geheugen 12
Het effect van glucose op het geheugen van ouderen 16
Conclusies en discussie 19
Abstract.
In dit literatuuronderzoek wordt onderzocht welk effect glucose heeft op het geheugen, rekening houdend met de mediërende variabelen: stemming, leeftijd, moment van toediening en hoeveelheid glucose. Het moment van glucosetoediening lijkt geen invloed te hebben op het
glucose memory facilitation effect. De stemming van de persoon heeft wel invloed op het
beschreven effect. De hoeveelheid glucose die toegediend kan worden heeft een invloed op het
glucose memory facilitation effect. Er blijkt een optimale dosis van 25 gram glucose te bestaan
voor het effect. De component leeftijd speelt een belangrijke rol bij het glucose memory
facilitation effect. Bij ouderen is een dosis van 50 gram glucose nodig voor hetzelfde effect. De
resultaten ondersteunen het eerder beschreven glucose memory facilitation effect. De genoemde componenten spelen een rol bij dit effect en dragen bij aan het positieve effect van glucose op het geheugen.
Het effect van suiker op het geheugen.
Suiker speelt een grote rol in onze samenleving. In bijna elk voedingsmiddel zit suiker. De gemiddelde suikerinname in Nederland is 44 kilo per jaar, omgerekend is dat 122 gram of 28 suikerklontjes per dag. Dit zijn suikers die toegevoegd zijn aan het voedsel maar ook suikers die afzonderlijke genomen zijn: bijvoorbeeld suiker in fruit en suiker in de thee of koffie (Sluik et al., 2013).
Suiker kan onderverdeeld worden in mono- en disachariden. Monosachariden vormen de basis van suiker en vallen te onderscheiden in glucose, fructose (vruchtensuiker) en galactose. Disachariden zijn opgebouwd uit twee suikermoleculen zoals malatose en lactose (melkproducten). Het veel voorkomende kristalsuiker dat wordt toegevoegd aan producten bestaat uit glucose en fructose. Alle soorten suikers worden in het menselijk lichaam met behulp van insuline, een hormoon dat de bloedsuikerspiegel reguleert, omgezet in glucose en gebruikt als energiebron (Sluik et al., 2013). Glucose is de grootste energieleverancier van de hersenen. Zodra glucose door de bloed-hersen-barrière heen is, kan het op verschillende plekken in het brein aangrijpen. De hippocampus is een belangrijk gebied voor het geheugen. Hier wordt informatie geconsolideerd in het lange termijn geheugen. Uit een fMRI studie is gebleken dat glucose daadwerkelijk de activiteit in de hippocampus vergrootte. Tevens bleken de amygdala, belangrijk voor emotieregulatie, ook verhoogde activiteit te laten zien (Parent et al., 2011). Ook bij het zien van eten worden de amygdala geactiveerd (Killgore, Young, Femia, Bogorodzki, Rogowska, & Yurgelun-Todd, 2003). De amygdala zijn, door middel van emotie en motivatie, betrokken bij het aansturen van gedrag zoals het eetgedrag. Dit komt voort uit de theorie van MacLean, die stelt dat het brein door evolutie in drie verschillende lagen valt op te delen. Het limbisch systeem, waar de amygdala zich bevinden, is de tweede laag waaruit de hersenen zijn opgebouwd en moduleert de eerste, oudste laag, het reptielenbrein dat verantwoordelijk is voor instinctieve gedragingen (Zorilla & Koob, 2013).
Er zijn verschillende theorieën die het effect van glucose op hersenen en het geheugen verder onderbouwen. Een van de theorieën die het hippocampale gebied centraal stelt, is de hippocampushypothese. Die stelt dat de hippocampus een cruciale rol speelt in het bevorderende effect van glucose op het geheugen. Met name het episodisch geheugen (geheugen voor gebeurtenissen) heeft het meeste voordeel van glucosetoediening (Riby & Riby, 2006, aangehaald in Smith et al., 2011).
Daarnaast is in de literatuur een effect beschreven, dat glucose de cognitieve prestaties kan regelen als het zowel exogeen als endogeen wordt toegediend. Dat wordt het glucose
memory facilitation effect genoemd (Smith et al., 2011). Bij het gevonden effect kunnen
vraagtekens worden gesteld. Het effect zou kunnen worden toegeschreven aan een toevalsbevinding en mogelijk aan vier mediërende variabelen die het glucose memory
facilitation effect kunnen beïnvloeden. De context van glucose kan een effect hebben op
geheugenprestaties, het zou namelijk een belonend effect kunnen geven. Tevens kan het moment van glucosetoediening een effect hebben en/óf de hoeveelheid glucose die toegediend wordt. Tot slot zou het glucose memory facilitation effect afhankelijk kunnen zijn van leeftijd.
Zoals tegenwoordig algemeen wordt aangenomen, zou suiker weinig gezondheidsvoordelen hebben. Het geeft een verhoogd risico op diabetes en zorgt voor toename van het lichaamsgewicht (Ruyter et al., 2012). Volgens ouders worden hun kinderen drukker na inname van een grote hoeveelheid suiker. Uit onderzoek blijkt dit laatste echter niet het geval te zijn. Er is geen verband gevonden tussen suiker en hyperactief gedrag (Fisscher & Birch, 1999, aangehaald in Flora & Polenick, 2013).
Uit eerder onderzoek blijkt suiker wel een positieve invloed te hebben op de prestatie op verbale geheugentaken (Smith et al., 2011, aangehaald in Flora & Polenick, 2013). Ook blijkt uit dieronderzoek dat er een positief effect op het geheugen van ratten is na een 200 mg/kg glucose injectie. Bij zowel 2 jaar oude ratten als jonge ratten van 3 maanden bleek glucose een
stimulerend effect te hebben op het vormen van een nieuw geleerde associatie en het vertraagde het vergeten van deze associatie (Salinas & Gold, 2005).
Het doel van dit literatuuroverzicht is om te onderzoeken welk effect glucose heeft op het geheugen, rekening houdend met de genoemde aspecten die eventueel een rol spelen bij het
glucose memory facilitation effect. Door meer duidelijkheid te geven over welke effecten suiker
met zich mee brengt, kan op een betere manier met suiker worden omgegaan. Als de mogelijke positieve effecten van suiker bekendheid krijgen, kan het op een gecontroleerde wijze verantwoord worden gebruikt om cognitieve prestaties te verbeteren.
In dit literatuuroverzicht wordt als eerste gekeken naar de invloed van glucose op het geheugen van adolescenten en welke aspecten hierin een rol spelen. De suikerconsumptie is bij adolescenten het grootst, gemiddeld 206,5 gram suiker per dag (Sluik et al., 2013). Het is tevens belangrijk om te onderzoeken welk effect dit heeft op het geheugen aangezien in deze leeftijdsfase veel informatie door de zich ontwikkelende hersenen verwerkt wordt. Vervolgens zal de invloed van de hoeveelheid toegediende glucose op het geheugen verder worden onderzocht bij een verminderde en verhoogde toediening van glucose. Tot slot zal het effect van glucose op het geheugen van jongeren en ouderen worden uiteen gezet. Dit laatste om te onderzoeken of de component leeftijd een rol speelt bij het effect van glucose op het geheugen.
Het effect van glucose op het geheugen bij adolescenten.
In dit literatuuroverzicht worden enkel onderzoeken gebruikt die bij mensen zijn uitgevoerd en geen dieronderzoeken vanwege het verschil in toedieningswijze van glucose. Bij dieronderzoek krijgen de dieren glucose geïnjecteerd en is sprake van een gedwongen toediening. Bij mensonderzoek wordt een onderscheid gemaakt tussen veldonderzoek en onderzoek in een gecontroleerde setting (labonderzoek). Om het effect van glucose op het geheugen te onderzoeken is labonderzoek het meest voor de hand liggend. De glucosetoediening in labonderzoek wordt vaak gedaan in de vorm van een drankje waarin een bepaalde hoeveelheid glucose is opgelost. Veldonderzoek betreft meer de motieven die mensen hebben om suiker te nuttigen, maar is moeilijk te controleren op meetfouten. Bij de cognitieve taken worden aspecten zoals het geheugen, aandacht en reactiesnelheid getest.
Met name onder de adolescenten is de suikerinname per dag het grootst (206,5 gram), vooral afkomstig van frisdranken, zuivelproducten, koek, fruit, snoep, sappen en chocolade (zie figuur 1, Sluik et al., 2013). Deze producten komen overeen met de consumptie van adolescenten in een pauze tijdens een belastende cognitieve taak zoals studeren. In deze paragraaf wordt het effect van glucose op het geheugen bij de adolescenten onderzocht.
Uit onderzoek naar adolescenten met een gemiddelde leeftijd van 21 jaar blijkt dat de toediening van 25 gram glucose in de vorm van een drankje voor de leerfase een positief effect had op het onthouden van een woordenlijst van 20 woorden (Benton et al., 1994). De proefpersonen, die een drankje met 25 gram glucose hadden gedronken, onthielden significant meer woorden dan de placebogroep die een drankje gezoet met aspartaam hadden gedronken. Bovendien vergaten de proefpersonen die het glucose drankje dronken minder woorden na 20 minuten dan de controlegroep.
Dat deze gunstige effecten toegeschreven zouden kunnen worden aan de invloed van glucose op de stemming van de proefpersonen wordt gesteund door Benton & Owens (1993). Uit hun studie bleek dat er sprake was van een minder gespannen gevoel bij stijging van de bloedsuikerspiegel. De stemming werd gemeten met de stemmingsvragenlijst
AD-ACL: The Activation-Deactivation Adjective Check list, bestaande uit de twee dimensies
moe/energiek en ontspannen/gespannen. De proefpersonen voelden zich ongeveer een half uur na glucosetoediening (25 gram) meer ontspannen.
Aangezien glucose genuttigd werd vóór de leerfase zou het gevonden positieve effect van glucose van Benton et al. (1994) alleen hoeven te gelden voor het leerproces. Om een duidelijker onderscheid te maken tussen de invloed van suiker op het geheugen en de invloed van suiker op het leerproces, onderzochten Sünram-Lea et al. (2002) de invloed van het moment van toediening van glucose op de prestatie van het verbaal geheugen.
Het blijkt dat glucose zelfs bij toediening ná het leren een positieve invloed heeft op het verbaal geheugen en dat het effect aanhoudt tot minimaal 24 uur na de glucosetoediening. Glucose heeft niet enkel effect op het leerproces maar heeft ook een onafhankelijk effect op het verbaal en lange termijn geheugen (Sünram-Lea et al., 2002; Smith & Foster, 2008). Het onderzoek suggereert hiermee een tijdsafhankelijk effect. Als de interval tussen het nemen van glucose en het leren van de informatie toeneemt dan werd het positieve effect van het behoud van de informatie kleiner. Proefpersonen onthielden hier twee tot drie woorden van de 20
woorden minder in vergelijking met de proefpersonen die geen tijdsinterval hadden tussen het glucose gebruik en de leerfase.
Samenvattend: toediening van glucose heeft een positief effect op het cognitief functioneren, met name het verbaal geheugen, van jongvolwassenen in een gecontroleerde laboratorium setting (Benton et al., 1994; Sünram-Lea et al., 2002; Smith & Foster, 2008). De resultaten zijn mogelijk moeilijk te generaliseren naar het dagelijks leven. In het dagelijks leven kan glucose in levensmiddelen verwerkt zijn waarvan men niet bewust is. Van veel producten is niet bekend hoeveel suiker er in zit en vaak is de aandacht niet gericht op de etiketten van de producten. In het onderzoek van Sünram-Lea et al. (2001) werd het effect van glucose in een meer natuurlijke setting onderzocht.
Sünram-Lea et al. (2001) creëerden een natuurlijk setting door de proefpersonen een maaltijd in de vorm van een ontbijt of een lunch aan te bieden vóór het testmoment. De gunstige werking van glucose op het geheugen in een meer natuurlijke setting werd door dit onderzoek ondersteund. Glucose had op het lange termijn geheugen een positief effect. Uit de resultaten van de Californian Verbal Learning Test (CVLT) bleek de groep proefpersonen, die een ontbijt of lunch met 25 gram glucose hadden genuttigd, significant meer woorden te onthouden een uur na het leerproces dan de controlegroep (Sünram-Lea et al.,2002; Sünram-Lea., 2001). Gebruikelijk is dat mensen in het dagelijks leven starten met een ontbijt en later in de ochtend een snack nemen, een koekje of een kop koffie met suiker en vervolgens hun taken op het werk of studie weer voortzetten. Uit de resultaten van Sünram-Lea et al. (2001) bleek bovendien dat de basis bloedsuikerspiegel van de proefpersonen na het eten van een ontbijt geen invloed had op de cognitieve prestatie. Dit suggereert dat de actuele basis bloedsuikerspiegel niet van belang is voor het bevorderende effect van extra glucose op het geheugen. Wat dus wel belangrijk is, is het moment dat de bloedsuikerspiegel stijgt na inname van een drankje dat suiker bevat. Een opvallend resultaat uit het onderzoek van Sünram-Lea et al. (2001) was dat de invloed van glucose in verhouding een positiever effect had op het geheugenaspect
herkenning dan op andere geheugenaspecten. Er werd in de conditie waar een glucosedrankje werd gedronken zes woorden van de 20 woorden van de CVLT meer herkend dan in de placebo conditie.
Om beter te kunnen evalueren wat het effect is van suiker op de verschillende aspecten van het lange termijn geheugen en met name herkenning, onderzochten Sünram-Lea et al. (2008) het effect van glucose op de aspecten herinnering en vertrouwdheid van het geheugen voor herkenning. Uit het onderzoek bleek dat proefpersonen die 25 gram glucose toegediend hadden gekregen significant meer woorden herkenden in vergelijking met de placebogroep. Wel bleek dat glucose niet alle aspecten van het geheugen van herkenning even sterk beïnvloedde. Toediening van glucose leidde tot een significant effect op het aspect herinnering maar had geen effect op het aspect vertrouwdheid. Deze aspecten werden gemeten met de Recognition
Memory Test (RMT) die een onderscheid maakt in het daadwerkelijk herinneren van een woord
(herinnering) en het herkennen van een woord door een gevoel van vertrouwdheid/bekendheid (vertrouwdheid). Zodoende blijkt glucose het geheugen van herkenning positief te beïnvloeden door middel van herinnering van op context gebaseerde details en de mate waarin een gevoel van herbeleving naar voren komt. Het effect blijkt niet eenduidig te zijn. Uit ander onderzoek blijkt namelijk dat de toediening van glucose geen effect heeft op zowel herkenning als het aspect vertrouwdheid van het lange termijn geheugen (Scholey et al., 2013). Er bleek alleen een effect te zijn op het geheugen wanneer de eerste taak opgevolgd zou worden door een tweede taak. Dit resultaat van Scholey et al. (2013) suggereert dat de invloed van glucose op het geheugen afhankelijk is van de moeilijkheidsgraad van de taak. Het stimulerende effect van glucose blijkt niet voor een specifiek aspect van het geheugen te gelden, maar lijkt een meer algemene invloed op het geheugen te hebben.
In conclusie blijkt glucose een positief effect te hebben op de leerfase, ook wel de consolidatiefase, maar ook een onafhankelijk effect op het geheugen van adolescenten. Het verschil in moment van glucosetoediening lijkt geen invloed te hebben op het gevonden glucose
memory facilitation effect. Er moet echter wel rekening gehouden worden met de invloed van
glucose op de stemming van de proefpersoon, oftewel de context waarin glucose wordt gebruikt. Wellicht presteren de proefpersonen beter doordat ze meer ontspannen zijn na de inname van glucose. Opvallend blijft dat de basis bloedsuikerspiegel geen invloed heeft op de cognitieve prestatie maar wel de stijging van de bloedsuikerspiegel. Tot slot blijkt er geen eenduidig effect te zijn op welk soort geheugen glucose het meeste effect heeft. Bij het verbaal geheugen, lange termijn geheugen en het geheugenaspect herkenning is het glucose memory
De invloed van de hoeveelheid glucose op het geheugen.
Een opvallend gegeven is dat het effect van glucose op het geheugen een U-vormige functie laat zien. Proefpersonen presteren het beste op geheugentaken met 25 gram glucose (Parsons & Gold, 1992, aangehaald in Sünram-Lea et al., 2011). Recenter onderzoek (Sünram-Lea et al., 2011) bevestigt dit bij een jongere populatie met een gemiddelde leeftijd van 20 jaar. De andere doses (0 gram, 15 gram, 50 gram en 60 gram) in het onderzoek bleken minder effectief te zijn. De U-vormige functies blijken te verschillen, afhankelijk van de gebruikte geheugentaak (Sünram-Lea et al., 2011). Om te onderzoeken wat de gevolgen zijn als de dosis van de optimale dosis afwijkt, wordt in deze paragraaf gekeken naar de effecten van minder en van meer dan de optimale hoeveelheid suiker op het geheugen.
Een veel voorkomend bijeffect van de behandeling van diabetes met insuline is hypoglykemie. Kort gezegd betekent dit een te laag bloedsuikergehalte, onder 3,0 mmol/L. Hypoglykemie valt onder te verdelen in een milde vorm en een vorm met hypoglykemische episodes. Bij beide vormen is hulp van buitenaf nodig om hiervan te herstellen (Tattersall, 1999, aangehaald in Sommerfield, Deary, McAulay, & Frier, 2003). Het menselijke brein is afhankelijk van een voortdurende toediening van glucose. Als er sprake is van glucosedeprivatie heeft dit negatieve gevolgen voor het cognitief functioneren (Deary, 1993, aangehaald in Sommerfield et al., 2003).
De insuline geïnduceerde hypoglykemie verslechtert het geheugen bij gezonde volwassenen (Sommerfield et al., 2003). Gezonde proefpersonen kregen insuline toegediend totdat hun bloedsuikerspiegel op 2,5 mmol/L zat, wat duidt op hypoglykemie. In deze staat werden de proefpersonen, met behulp van onder andere de Auditory Verbal Learning Test
(AVLT) en de Working Digit Span Test, getest op hun werkgeheugen, korte- en lange termijn
Met name bleek het werkgeheugen en lange termijn geheugen gevoelig te zijn voor achteruitgang bij hypoglykemie (Sommerfield et al., 2003).
Omdat hypoglykemie vaak voorkomt bij patiënten met diabetes type I, onderzochten Sommerfield et al. (2003) het effect van acute hypoglykemie op het geheugen bij deze groep. Ook uit deze resultaten bleek een achteruitgang in prestatie op onder andere de geheugentaken AVLT en de Working Digit Span Test bij een acute hypoglykemie. In vergelijking met de vorige studie van Sommerfield et al. (2003), was er geen verschil in geheugenachteruitgang tussen gezonde proefpersonen en proefpersonen met diabetes type I. Gegeven dit resultaat zullen mensen met diabetes type I rekening moeten houden met de effecten van hypoglykemie en de gevolgen daarvan op hun routines in het dagelijks leven, zoals werken en autorijden.
Het effect van hypoglykemie op het geheugen blijkt niet eenduidig te zijn. Milde hypoglykemie heeft geen effect op het consolidatieproces en geen effect op het geheugenaspect herkenning (Warren, Sommerfield, Greve, Allen, Deary, & Frier, 2008). Tijdens de consolidatiefase, in dit onderzoek het onthouden van woorden en gezichten, werden de proefpersonen in een hypoglykemische staat gebracht. Het consolidatieproces lijkt resistent te zijn voor hypoglykemie. De proefpersonen die in een hypoglykemische staat geleerd hadden, herkenden bij de test even veel woorden en gezichten als de controlegroep. Milde hypoglykemie zal al eerder geleerde herinneringen bij mensen met een insulinebehandeling voor diabetes niet verstoren.
Naast een te lage dosis glucose kan een hogere dan optimale dosis glucose het geheugen beïnvloeden. Door de hoge suikerconsumptie stijgt het aantal mensen met obesitas wereldwijd en daarmee het aantal mensen met diabetes. Een kenmerk van diabetes is dat het lichaam geen constante bloedsuikerspiegel kan vasthouden (Jankowiak, 2004). Er is een verband gevonden tussen abnormale bloedsuikerregulatie en cognitieve achteruitgang. Zo bleek dat vrouwen met diabetes een grotere achteruitgang lieten zien op het mentale
functioneren, onder andere verbaal geheugen en aandacht, dan vrouwen zonder diabetes. Bij vrouwen met diabetes was het risico om een cognitieve achteruitgang te ontwikkelen twee keer zo groot als bij vrouwen zonder diabetes (Yaffe et al., aangehaald in Jankowiak, 2004). Een mogelijke verklaring voor dit effect is dat een te hoge bloedsuikerspiegel voor lange tijd, in termen van jaren, de zenuwcellen aantast. Zenuwcellen kunnen beschadigd raken door de suiker geïnduceerde aderverkalking van de kleine en grote bloedvaten in de hersenen. Door blokkering van de bloedvaten wordt de bloeddoorstroming in de hersenen verslechterd en kan weefsel afsterven als het geen bloed meer krijgt.
Het effect van een te hoge bloedsuikerspiegel op het cognitief functioneren valt ook te zien bij vrouwen die niet de diagnose diabetes hebben (Kerti, Witte, Winkler, Grittner, Rujescu, & Flöel, 2013). De gezonde vrouwen die een lagere bloedsuikerspiegel (onder de 5 mmol/L) hadden bleken beter woorden te kunnen onthouden dan vrouwen die een hogere bloedsuikerspiegel (boven de 5 mmol/L) hadden. Er werd in dit onderzoek een onderscheid gemaakt tussen twee soorten glucoses. Een glucose dat zich bindt aan hemoglobine, een eiwit in het bloed. Dit is een marker voor het lange termijn effect van glucose, aangezien deze waarde vaak stabiel blijft. Een ander soort glucose is een glucose die zich ook in het bloed bevindt, maar niet bindt. Dit is de marker voor het korte termijn effect van glucose en kan snel gebruikt worden als energiebron. Ook wel de snelle suikers genoemd. Bij een verhoogde dosis van beide soorten glucose verslechterden het korte en lange termijn geheugen en het consolidatieproces (Kerti et al., 2013).
Kennelijk is een te hoge dosis suiker niet bevorderend voor het geheugen. Dit geldt zowel voor patiënten met diabetes als voor gezonde volwassenen (Kerti et al., 2013, Jankowiak, 2004). Er zal meer inzicht moeten komen naar het effect van chronische hoge bloedsuiker op het cognitief functioneren. Door levensstijlen aan te passen kan het negatieve effect van een te hoge dosis glucose op het cognitief functioneren gecontroleerd worden (Kerti et al., 2013).
Een lager dan optimale dosis suiker in het bloed lijkt ook niet bevorderend te zijn voor het geheugen alhoewel dit effect niet eenduidig is (Warren et al., 2008). Het lijkt erop dat beide doses, laag (2,5 mmol/L) en hoog (boven 5 mmol/L), niet goed zijn voor het geheugen. Hiermee kan de bewering dat er een optimale dosis voor suiker bestaat, worden ondersteund (Sünram-Lea et al., 2011). Om een positief effect van suiker op het geheugen te induceren dient het in een afgemeten dosis van 25 gram toegediend te worden. De hoeveelheid suiker die toegediend wordt heeft daadwerkelijk een invloed op het glucose memory facilitation effect.
Het effect van glucose op het geheugen van ouderen.
In de eerste paragraaf is het effect besproken van glucose op het geheugen bij adolescenten. Glucose bleek een gunstig effect te hebben op zowel het consolidatieproces als het geheugen (Benton et al., 1994; Sünram-Lea et al., 2002; Smith & Foster, 2008). De tweede paragraaf liet zien dat volwassen vrouwen met een verhoogde bloedsuikerspiegel een twee keer zo groot risico lopen op cognitieve achteruitgang (Kerti et al., 2013, Jankowiak, 2003). In het effect van glucose op het geheugen is leeftijd kennelijk van belang. Aangezien het effect van glucose op het geheugen bij adolescenten al besproken is, verdiept deze paragraaf zich in de gevonden effecten van glucose op het geheugen bij de oudere leeftijdsgroep.
Uit onderzoek bij ouderen, met een gemiddelde leeftijd van 67 jaar, bleek dat 50 gram glucose een positief effect had op het verbale geheugen (Manning, Parsons, Cotter, & Gold, 1997). De ouderen die een glucosedrankje hadden gedronken onthielden significant meer woorden in vergelijking met de controle conditie. Zelfs na een tijdsinterval van 24 uur reproduceerden de ouderen die glucose hadden gedronken meer geleerde woorden dan de ouderen die een placebo drankje kregen (Manning, Stone, Korol, & Gold, 1998). De dosis van 50 gram glucose die in de onderzoeken werd gebruikt, lag boven de gevonden optimale dosis van 25 gram glucose bij adolescenten (Sünram-Lea et al., 2011). Dat beide doses effect hebben, komt wellicht niet alleen door de dosis per se maar wordt mede bepaald door de glucoseregulatie in het lichaam (Parsons & Gold, 1992, aangehaald in Smith et al., 2011). Dit kan verklaren waarom ouderen waarschijnlijk een hogere dosis glucose nodig hebben om hetzelfde effect te evenaren.
Zoals bekend, lopen ouderen een hoger risico op hart-en vaatziekten, diabetes en hoge bloeddruk dan jongeren waardoor ze meer kans lopen op een abnormale glucoseregulatie. De bloedsuikerspiegel blijkt een voorspeller te zijn voor het cognitieve welzijn van ouderen (Dahle,
Jacobs, & Raz, 2009). Een aantal onderzoeken heeft zich verdiept in de invloed van de glucoseregulatie op het algemene effect van glucose op het geheugen.
De studie van Craft et al. (1994) toonde een positief effect van 50 gram toegediende glucose op het episodisch geheugen bij ouderen met een betere glucoseregulatie. Bij ouderen met een slechte glucoseregulatie was er geen effect zichtbaar van glucose op het geheugen. Met behulp van de California Verbal Learning Test, Paragraph recall en patronen onthouden en herkennen werd het episodisch geheugen getest. Onderscheid tussen een goede of slechte glucoseregulatie werd bepaald door het herstel van de proefpersoon (weer op oude bloedwaarden komen) na de glucosetoediening. De 32 58-77 jarige ouderen werden vergeleken met 27 19-28 jarige adolescenten. De laatste groep liet enkel een positief effect op het geheugen zien bij 13 adolescenten met een slechte glucoseregulatie. De 14 adolescenten die een betere glucoseregulatie hadden, lieten relatief gezien, geen effect van glucose op het geheugen zien (Craft, Murphy, & Wemstrom, 1994). Sekse bleek hierin een rol te spelen. De mannen met een stijging van hun bloedsuikerspiegel, vertoonden een sterker glucose memory
facilitation effect dan vrouwen.
Kaplan, Greenwood, Winocur, & Wolever (2000) vonden een associatie tussen het cognitief functioneren en de glucoseregulatie bij 60-82 jarige gezonde ouderen. Een slechte glucoseregulatie hangt samen met een minder goed cognitief functioneren. Bij toediening van glucose blijkt dit effect echter om te keren. Door zowel 50 gram glucose via een drankje of via het voedsel, in deze studie in de vorm van een aardappel, toe te dienen is een significant effect op het episodisch geheugen, gemeten met Verbal Learning Test en Word frequency, zichtbaar bij ouderen met een slechte glucoseregulatie. Dit effect is minder duidelijk bij ouderen die relatief een goede glucoseregulatie hebben (Kaplan et al., 2000).
Dit resultaat werd eveneens gevonden door Messier et al. (2003). De 55-84 jarige proefpersonen met een slechte glucoseregulatie presteerden beter op geheugentaken voor het werkgeheugen (Working Memory van de WAIS III), verbaal geheugen (Verbal Free Recall Test)
en andere executieve functies (Modified Brown Peterson Task), na het drinken van een 50 gram glucose bevattend drankje. De placebogroep die ook een slechte glucoseregulatie had en geen glucosedrankje kreeg, presteerde slechter op de genoemde geheugentaken. Toediening van glucose lijkt het nadelige effect van een slechte glucoseregulatie te verminderen (Messier, Tsiakas, Gagnon, Desroches, & Awad, 2003).
Uit deze paragraaf komt naar voren dat glucose een gunstig effect heeft op het geheugen van ouderen. Bij ouderen is er een hogere dosis glucose nodig om hetzelfde glucose
memory facilitation effect te verkrijgen als bij adolescenten. Bij adolescenten ligt de optimale
dosis rond de 25 gram, bij ouderen rond de 50 gram (Sünram-Lea et al., 2011; Manning et al., 1997, 1998). Dit zou eventueel verklaard kunnen worden door een verminderde (abnormale) glucoseregulatie bij hogere leeftijd. Uit onderzoek blijkt glucose alleen een positief effect te hebben als er sprake is van een goede glucoseregulatie (Craft et al., 1994). Andere onderzoeken daarentegen stellen dat er een associatie is tussen een verminderde prestatie op cognitieve taken en een slechte glucoseregulatie. Glucosetoediening kan dit effect verminderen, wat bekend staat als het glucose memory facilitation effect (Kaplan et al., 2000; Messier et al., 2003). Deze inconsistentie valt moeilijk te verklaren. Het zou mogelijk liggen aan meetfouten door een te kleine sample size (gemiddelde N=30) bij de gebruikte onderzoeken maar ook zou de definitie van “slechte” of “goede” glucoseregulatie tot verschillen hebben kunnen geleid. Het is moeilijk vast te stellen wat onder een slechte of goede glucoseregulatie wordt verstaan. Het
glucose memory facilitation effect is afhankelijk van leeftijd. Het effect is aanwezig bij zowel de
adolescenten als de ouderen (> 60 jaar), maar afhankelijk van de leeftijd is een bepaalde dosis glucose nodig om dit gunstige effect te bereiken. Daarnaast speelt de glucoseregulatie in het lichaam een rol in het glucose memory facilitation effect.
Conclusies en Discussie.
Dit literatuuroverzicht beoogde het effect van suiker op het geheugen te onderzoeken, met name het glucose memory facilitation effect. In dit effect werden de componenten leeftijd, moment van toediening, de context en de hoeveelheid glucose toegelicht.
Het moment van glucosetoediening lijkt geen invloed te hebben op het glucose memory
facilitation effect. Zowel glucosetoediening voor de consolidatiefase als voor het testmoment
heeft een positieve invloed op de prestatie. De stemming van de persoon kan wel invloed hebben op het beschreven effect. Toediening van glucose kan de gemoedstoestand ontspannen maken en hierdoor een betere prestatie op geheugentaken veroorzaken. De toegediende hoeveelheid glucose is van invloed op het glucose memory facilitation effect. Er blijkt een optimale dosis van glucose te bestaan voor het effect, meer of minder heeft een negatieve invloed. De component leeftijd speelt een belangrijke rol bij het glucose memory
facilitation effect. Bij ouderen (> 60 jaar) is er een hogere dosis glucose nodig dan bij
adolescenten voor hetzelfde effect. Bovendien blijkt naarmate de leeftijd toeneemt, de glucoseregulatie in het lichaam een groter belang te krijgen in het glucose memory facilitation
effect. Deze glucoseregulatie wordt bij het ouder worden slechter.
Er is ondersteuning gevonden voor het eerder beschreven glucose memory facilitation
effect. Dit effect is echter niet toe te schrijven aan de invloed van glucose alleen. Er zijn dus
meerdere variabelen die een rol spelen bij dit effect en er aan bijdragen dat het geheugen positief wordt beïnvloed.
Een punt van discussie is dat in de onderzoeken te weinig rekening is gehouden met de dagelijkse suikerconsumptie van de proefpersonen. In veel onderzoek wordt hierop niet gecontroleerd. De proefpersonen die in hun dagelijks leven meer suiker gebruiken dan 122 gram per dag gemiddeld, zullen weinig merken van een kleine dosis suiker. Anderzijds komt het in deze tijd meer voor dat mensen suikervrij eten waardoor een kleine dosis glucose al grote
effecten kan hebben. Hiermee samenhangend wordt in alle onderzoeken wel gebruik gemaakt van onthouding, een zogenaamde wash-out periode, van eten en drinken (behalve water). Dit loopt uiteen van 2 tot 12 uur voor aanvang van het onderzoek. De positieve effecten van glucosetoediening kunnen dan het gevolg zijn van het compenseren van onthoudingseffecten. Dit betekent dat de glucose-gedepriveerde proefpersonen na glucosetoediening helemaal opleven. In vervolgonderzoek zal voor aanvang van het onderzoek de proefpersonen geïnstrueerd moeten worden een week lang hun gemiddelde consumptie van eiwitten, suiker, koolhydraten en vetten per dag bij te houden. Hierdoor zal een beter beeld worden verkregen van de verschillen in de dagelijkse suikerconsumptie tussen de proefpersonen en kan daarmee rekening worden gehouden bij de interpretatie van de resultaten.
Een ander punt van discussie is dat het gevonden resultaat van een optimale dosis suiker, voor jongeren 25 gram en voor ouderen 50 gram, moeilijk te generaliseren is. In de onderzoeken werd gebruik gemaakt van een opgeloste dosis glucose (25 gram of 50 gram) in een drankje. Dit is in het dagelijks leven moeilijk te evenaren aangezien die drankjes niet verkrijgbaar zijn in de supermarkt. Om tot een dosis van 25 gram of 50 gram te komen is een zorgvuldige bestudering van de etiketten nodig, waar veel mensen in hun dagelijks leven geen tijd of aandacht voor hebben en is moeilijk te achterhalen waar glucose allemaal in verwerkt is. Hierdoor wordt het lastig om de consumptie van suiker naar de optimale dosis te brengen en het glucose memory facilitation effect te versterken. Mogelijk kan verstrekking van de optimale hoeveelheid glucose via voedingsdeskundigen en diëtisten een oplossing bieden.
Uit het onderzoek van Craft, Murphy, & Wemstrom (1994) bleek dat mannen minder baat hadden van suiker dan vrouwen. Of mannen en vrouwen verschillen in hun glucoseregulatie en of dit verschil, rekening houdend met leeftijd, meespeelt in hun cognitieve vermogens zou een onderwerp van toekomstig onderzoek kunnen zijn.
Concluderend: suiker heeft effect op het geheugen. Dit effect van suiker is mede afhankelijk van verschillende variabelen: stemming, sekse, glucoseregulatie en leeftijd. Door
rekening te houden met die variabelen en suiker in een juiste dosis te gebruiken zal dit mogelijk gunstig kunnen zijn voor cognitieve taken zoals werken of studeren. Door dit inzicht kan meer overwogen met suiker worden omgegaan en hoeft het niet als een unhealthy pleasure te worden geschrapt uit het voedingspatroon. Als deze gunstige werking meer bekendheid krijgt, kan suiker op een gecontroleerde wijze verantwoord worden gebruikt om cognitieve prestaties te verbeteren.
Literatuurlijst
Benton, D., & Owens, D. (1993). Is raised blood glucose associated with the relief of tension? Journal of Psychosomatic Research, 37, 723-735.
Benton, D., Owens, D.S., & Parker, P.Y. (1993). Blood glucose influences memory and attention in young adults. Neuropsychologia, 32, 595-607.
Craft, S., Murphy, C., & Wemstrom, J. (1994). Glucose effects on complex memory and nonmemory tasks: the influence of age, sex, and glucoregulatory response.
Psychobiology, 22, 95-105.
Dahle, C. L., Jacobs, B. S., & Raz, N. (2009). Aging, vascular risk, and cognition: blood glucose, pulse pressure, and cognitive performance in healthy adults. Psychology and Aging, 24, 154-162.
Flora, S. R., & Polenick, C. A. (2013). Effects of sugar consumption on human behavior and performance. The Psychological Record, 63, 513-524.
Gold, P. E. (1995). Role of glucose in regulating the brain and cognition. Am J Clin Nutr, 61, 987S-95S.
Jankowiak, J. (2004). Too much sugar may cause “brain decay”. Neurology, 63, E9-E10.
Kaplan, R. J., Greenwood, C. E., Winocur, G., & Wolever, T. M. S. (2000). Cognitive
enhanced with glucose and dietary carbohydrates. American Journal of Clinical
Nutrition, 72, 825-836.
Kerti, L., Witte, A. V., Winkler, A., Grittner, U., Rujescu, D., & Flöel, A. (2013). Higher glucose levels associated with lower memory and reduced hippocampal microstructure.
Neurology, 81, 1746-1752.
Killgore, W. D. S., Young, A. D., Femia, L. A., Bogoridzki, P., Rogowska, J., & Yurgelun-Todd, D. A. (2003). Cortical and limbic activation during viewing of high- versus low-calorie foods. NeuroImage, 19, 1381-1394.
Manning, C. A., Parsons, M. W., Cotter, E. M., & Gold, P. E. (1997). Glucose effects on declarative and nondeclarative memory in healthy elderly and young adults.
Psychobiology, 25, 103-108.
Manning, C.A., Stone, W.S., Korol, D.L., & Gold, P. E. (1998). Glucose enhancement of 24h memory retrieval in healthy elderly humans. Behavioural Brain Research, 93, 71-76.
Messier, C., Tsiakas, M., Gagnon, M., Desrochers, A., & Awad, N. (2003). Effect of age and glucoregulation on cognitive preformance. Neurobiology of Aging, 24, 985-1003.
Parent, M.B., Krebs-Kraft, D. L., Ryan, J.P., Wilson, J.S., Harenski, C., & Hamann, S. (2011). Glucose administration enchances fMRI brain activation and connectivity related to episodic memory encoding for neutral and emotional stimuli. Neuropsychologia, 49,
de Ruyter, J. C., Olthof, M. R., Seidell, J. C., & Katan, M. B. (2012). A trial of sugar-free or sugar-sweetened beverages and body weight in children. The New England Journal of
Medicine, 367, 1397-406. DOI: 10.1056/NEJMoa1203034
Salinas, J. A., & Gold, P. E. (2005). Glucose regulation of memory for reward reduction in young and aged rats. Neurobiology of Aging, 26, 45-52.
Sluik, D., Engelen, A., & Feskens, E. (2013). Suikerconsumptie in Nederland: Basisrapport met resultaten uit de Nederlandse Voedselconsumptiepeiling 2007-2010. Wageningen
Univerisity and Research Centre.
Scholey, A., Macpherson, H., Sünram-Lea, S., Elliott, J., Stough, C., & Kennedy, D. (2013). Glucose enchancement of recognition memory: Differential effects on effortful
processing but not aspects of ‘remember-know’ responses. Neuropharmacology, 64, 544-549.
Smith, M. A., & Foster, J. K. (2008). Glucoregulatory and order effects on verbal episodic memory in healthy adolescents after oral glucose administration. Biological Psychology,
79, 209-215.
Smith, M. A., Riby, L. M., van Eekelen, A. M., & Foster, J. K. (2011). Glucose enchancement of human memory: A comprehensive research review of the glucose memory facilitation effect. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 35, 770-783.
Sommerfield, A. J., Deary, I. J., McAulay, V., & Frier, B. M. (2003). Moderate hypoglycemia impairs multiple memory functions in healthy adults. Neuropsychology, 17, 125-132.
Sommerfield, A. J., Deary, I. J., McAulay, V., & Frier, B. M. (2003). Short-term, delayed, and working memory are impaired during hypoglycemia in individuals with type 1 diabetes.
Diabetes Care, 26, 390-396.
Sünram-Lea, S. I., Foster, J. K., Durlach, P., & Perez, C. (2001). Glucose facilitation of cognitive performance in healthy young adults: examination of the influence of fast-duration, time of day and pre-consumption plasma glucose levels. Psychopharmacology, 157, 46-54.
Sünram-Lea, S. I., Foster, J. K., Durlach, P., & Perez, C. (2002). The effect of retrograde and anterograde glucose administration on memory performance in healthy young adults.
Behavioural Brain Research, 134, 505-516.
Sünram-Lea, S. I., Dewhurst, S. A., & Foster, J. K. (2008). The effect of glucose administration on the recollection and familiarity components of recognition memory. Biological
Psychology, 77, 69-75.
Sünram-Lea, S. I., Owen, L., Finnegan, Y., & Hu, H. (2011). Dose-response investigation into glucose facilitation of memory performance and mood in healthy young adults. Journal
of Psychopharmacology, 25, 1076-1087.
Warren, R. E., Sommerfield, A. J., Greve, A., Allen, K. V., Deary, I. J., & Frier, B. M. (2008). Moderate hypogluceamia after learning does not affect memory consolidation and brain
activation during recognition in non-diabetic adults. Diabetes Metabolism
Zorrilla, E. P., & Koob, G. F. (2013). Amygdalostriatal projections in the neurocircuitry for
motivation: a neuroanatomical thread trough the career of Ann Kelley. Neuroscience and
