영양제한과 환경이 두뇌의 성장발달 및 행동에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 영양제한과 환경적 요인이 동물과 인간에 있어서 두뇌의 성장발달 및 행동에 미치는 영향을 알고자 하였다. 동물실험에서는 임신한 Wistar종 암컷쥐에게 casein 식이와 한국적 식이를 무제한 또는 50% 제한하여 임신기와 수유기에 급여하였다. 이유한 후 새끼쥐는 18주동안 casein 식이를 무제한 공급하여 회복시켰다. 회복기간중 환경은 일반적인 사육장에 한마리씩 수용하거나 놀이기구가 들어있는 환경적 보충장에 7마리씩 지내는 두가지 형태로 나뉘어졌다. 이들을 회복과정에서 행동을 측정하였으며, 생후 21주에 희생시켜 두뇌무게를 측정한 후 신경전달 물질을 분석하였다. 인체조사는 충남 서천군 시초면에 위치한 시골국민학교와 서울특별시에 소재한 도시국민학교 4학년과 6학년 남녀 아동을 대상으로 영양소 섭취 및 환경적 상황을 파악하고 체위를 측정하였으며 인성검사와 지능검사를 실시하였다. 그 결과는 아래와 같이 요약된다. A. 동물실험 1. 체중은 태아기와 수유기중 제한식이군이 무제한식이군에 비해 유의하게 감소하였으나, 이유이후 18주동안 무제한식이를 급여하였을 때 거의 회복이 되었다. Casein 식이에 비해 한국적 식이가 체중증가량이 적었다. 2. 두뇌의 무게는 태아기와 수유기의 식이제한에 의해 감소되었으며, 환경적 보충에 의해 약간 증가하였다. 3. 신경전달물질중 norepinephrine, dopamine, serotonin의 함량은 실험군간에 차이가 없었다. 4. 학습능력의 검사는 식이제한을 겪지 않은 실험군이 겪은 실험군에 비해 수미로 검사에서 실수가 적었고, casein 식이군이 한국적 구성식이군보다 실수가 적었다. 환경적 보충은 실수의 수를 더 적게 하였으며 흑백색 시각적 변별검사에서는 환경의 보충 효과가 뚜렷하였다. 5. Open field 검사에서는 격리된 경우 제한식이군이 무제한식이군에 비해 반응 시간이 빨랐고, 광장에서 지나간 네모칸의 수가 많았으며, 변의수가 적었다. 그러나 영양적 긴장을 겪지 않고 환경적 보충장에서 지낸 실험군이 정서반응성은 가장 낮았고 탐구성이 높았다. B. 인체조사 1. 식이섭취량 및 ascorbic acid를 제외한 모든 영양소의 섭취는 시골아동이 도시아동에 비해 적었다. 특히 칼슘은 시골아동의 99.3%가 권장량의 75%미만을 섭취하였고, 철은 84.6%가, riboflavin은 73.5%가 권장량의 75%미만을 섭취하였다. 총 열량에 대한 3대 영양소의 비율은 탄수화물:단백질:지방이 82.9:11.2:5.9로서 지방의 섭취가 낮았고 동물성 단백질의 섭취량이 11.7g으로 도시아동의 ¼정도였다. 환경적 요인들은 영양소섭취와 매우 유의하게 상관이 있었다. 2. 신장, 체중, 두위, 등 체위는 도시아동이 시골아동에 비해 크고 계측치들은 영양소 섭취와 매우 유의하였으며, 시골아동은 영양결핍에 의한 신체발달의 지연을 나타내었다. 3. 열량섭취는 권장량의 75~125%의 경우가 활동성이 가장 높았고, 칼슘은 섭취가 많을 대 충동성 및 사회성이 높았다. 그외 철은 활동성, 지배성, 충동성, 사려성과 관계가 있었다. 4. 환경적 요인과 영양소섭취, 체위는 지능발달에 매우 유의적으로 관계되었다. 어휘적용과 수열추리에 이들을 multiple regression 시켰을 때, 어휘적용은 환경적 자극과 밀접한 관계가 있었고 수열추리는 문화시설 및 영양소와 관계가 나타났다. 또한 이 두 영역과 두위는 유의하게 상관이 있었다. 이상의 결과에서 영양결핍은 신체와 두뇌의 성장을 억제하고 인지발달을 지연시키며, 환경적 요인과 섭취영양소는 관계가 됨을 알 수 있다. 그러므로 아동의 신체발달과 행동발달을 위하여서는 식이섭취의 개선과 함께 사회경제적, 심리적 요인의 개선이 필요하다. ; Animal and human studies were undertaken to investigate the effect of nutritional deprivation and environmental factors on brain growth and development, and behavior. The animal research was designed to observe the restoring process of rats fed foods ad libitum after 50% restriction of the casein or the Korean diet during the prenatal and/or the lactating periods. There were two rearing conditions, isolated and enriched, after weaning. Behavioral development was measured by the Y-shaped water maze and the open field test. Neurotransmitters were analyzed after sacrifice at the age of 21 weeks. In the survey, dietary intakes and environmental factors were examined and physical growth, personality, and cognitive development were measured among 323 school children at the grade of 4 and 6 in the urban and rural areas. The results are summarized as follows: A. The animal research 1. The body weight impairment by dietary restriction during the prenatal and the lactating periods could be restored within 18 weeks after weaning. The effect of quantitatiye restriction was bigger in the Korean diet than in the casein diet. 2. The brain weight was decreased by nutritional deprivation. Environmental enrichment increased it slightly. 3. The concentration of neurotransmitters, norepinephrine, dopamine, and serotonin, were not shown any traces of the dietary deprivation at the age of 21 weeks. 4. In the open field test, the dietary deprived groups showed less reaction time, more squares entered in the field, and less number of fecal boli than the nourished among the environmentally isolated rats. However, rats living in the enriched cage without experience of nutritional stress showed the lowest emotionality and the elevated exploratory activity. 5. In the maze test, the deprived rats made more errors than the nourished, and the rats fed the Korean diet more than those fed the casein diet. The environmental enrichment could decrease the number of errors. B. The human survey 1. The average intakes of the food groups and nutrients except ascorbic acid were lower in rural children. Comparing the intakes of the rural children with the Recommended Dietary Allowances (RDA) of the Korean children, 64.0% of them in protein, 99.3% in calcium, 84.6% in iron, and 73.5% in riboflavin consumed less than 75% of RDA. Environmental factors were significantly related to the nutrient intakes. 2. Height, weight, and head circumference were larger in the urban children. Retarded growth due to malnutrition was supposed in the rural area. Head circumference of boys was bigger than that of girls. 3. Some domains of personality were significantly related to nutrient intakes. 4. Environmental factors, physical growth, and nutrient intakes made some independent contribution to variation in cognitive performance and their relative importance depended on the particular cognitive domain when stepwise multiple regression analyses were undertaken. Environmental stimulation was largely associated with verbal usage, and economic status and nutrient intakes with numerical reasoning. Above findings support the content that nutri ional deprivation retards brain growth and performance on various cognitive dimensions of children. Therefore, amelioration of the several adverse social, economical, environmental influences as well as the improvement of dietary intake is required to bring about a substantial enhancement of the physical growth and the mental development of children.