I. 서 론

현대사회에서 인구 고령화는 치매, 경도인지장애, 알츠하이머병 등 신경퇴행성 질환의 유병률을 급격히 증가시키고 있으며, 이에 따라 뇌건강 유지와 인지기능 향상에 기여할 수 있는 식품자원의 탐색과 기능규명 연구가 활발히 진행되고 있다(Gómez-Pinilla 2008;Mattson & Arumugam 2018). 뇌는 고에너지 소비기관으로, 미세한 대사 불균형이나 산화 스트레스의 누적이 신경세포의 구조적 손상과 시냅스 연결성 저하로 이어질 수 있다(Mattson & Arumugam 2018). 이러한 병태생리적 변화는 영양소 섭취패턴과 밀접하게 연관되어 있으며, 특히 다양한 식품 성분의 생리활성분자들이 신경보호 및 인지기능 개선에 관여함이 분자수준에서 입증되고 있다(Vauzour et al. 2010;Williams & Spencer 2012).

최근의 영양신경과학 연구에서는 단순한 ‘영양소 결핍-보충’ 개념을 넘어, 식품유래 생리활성물질(bioactive compounds) 이 세포 내 신호전달경로, 신경가소성(neuroplasticity), 신경염증(neuroinflammation) 조절 등 다양한 생물학적 메커니즘을 매개로 뇌기능에 영향을 미친다는 사실이 보고되고 있다 (Gómez-Pinilla 2008;Dyall 2015). 예를 들어, 폴리페놀 (polyphenols)이나 오메가-3 지방산(omega-3 fatty acids)은 뇌혈류 개선, BDNF (brain-derived neurotrophic factor) 발현 증가, 항산화 효소 활성화 등을 통해 신경세포 생존을 촉진한다(Krikorian et al. 2010;Calder 2017). 또한 발효식품과 식이섬유는 장내미생물총(gut microbiota)의 다양성을 높이고, 그 대사산물인 단쇄지방산(short-chain fatty acids, SCFAs)을 통해 장-뇌 축(Gut-Brain Axis)을 조절함으로써 인지기능과 정서상태를 안정화시키는 것으로 알려져 있다 (Messaoudi et al. 2011;La et al. 2021).

한편, 최근 연구에 따르면 뇌기능 조절의 중심에는 신경세포(neurons)뿐 아니라 신경교세포(glial cells)의 정교한 상호 작용이 핵심적으로 작용하는 것으로 밝혀지고 있다(Pekny & Pekna 2014;Subhramanyam et al. 2019;Liu et al. 2021). 미세아교세포(microglia)는 중추신경계의 주요 면역세포로서 염증 반응을 감지하고 조절하며, 손상된 뉴런의 식작용 (phagocytosis)과 조직 재생을 담당한다. 반면, 성상교세포 (astrocytes)는 글루타메이트(glutamate) 대사 조절과 함께 신경영양인자(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)의 분비를 통해 시냅스 안정성과 신경가소성(neuroplasticity)을 유지하는 데 기여한다(Lian et al. 2016;Li et al. 2024).

특히, 최근에는 식품유래 생리활성물질이 이러한 neuronglia 상호작용을 세포 및 분자 수준에서 조절함으로써 신경 교세포의 기능적 균형을 회복하고, 뇌의 염증성 신호전달 경로를 완화한다는 근거가 축적되고 있다(Suk & Ock 2012;Porro et al. 2019;Lv et al. 2023;Choi et al. 2024). 이와 같은 연구 축적은 ‘식품-신경계-행동’의 연속적 인과관계를 설명하는 brain food 라는 새로운 영역을 형성하고 있다 (Gómez-Pinilla 2008). 이러한 관점에서 식품 및 천연소재의 섭취는 단순한 에너지 공급을 넘어 뇌의 구조적 안정성과 기능적 회복력(resilience)을 유지하는 중요한 생리학적 요소로 인식되고 있다. 따라서 본 총설은 식품 및 천연소재의 뇌기능 조절 효과를 neuron-glia 상호작용과 장-뇌 축의 관점에서 종합적으로 정리하고, 최근의 분자생리학적 연구동향을 고찰함으로써 식품을 기반으로 한 신경조절기전 연구의 통합적 이해를 제공하고자 한다.

II. 본 론

1. 식품 및 천연소재의 뇌기능 관련 생리활성과 주요 특성

최근의 신경영양학(neuro-nutrition) 연구는 식품의 생리활 성물질이 뇌의 구조적 및 기능적 항상성 유지에 핵심적인 역할을 함을 강조하고 있다(Gómez-Pinilla 2008;Mattson et al. 2018). 이러한 성분들은 신경세포의 산화적 손상을 억제하고 염증반응을 조절하며, 시냅스 가소성과 신경전달 효율을 강화한다. 특히 폴리페놀류(polyphenols), 오메가-3 지방산(fatty acids), 발효식품 유래 생리활성물질, 식물성 천연소재는 뇌의 인지기능, 정서조절, 신경보호에 광범위하게 기여하는 것으로 보고되고 있다(Williams & Spencer 2012;Vauzour et al. 2017).

본 총설에서는 식품 및 천연소재를 뇌기능 조절과 관련된 주요 생리활성 특성과 작용 경로를 기준으로 네 가지 범주로 분류하였다. 이러한 분류는 (i) 식품 성분의 화학적·생리학적 특성, (ii) 뇌기능 조절에 관여하는 핵심 분자신호 경로, 그리고(iii) 기존 신경영양학(neuro-nutrition) 및 식품신경과학(food neuroscience) 분야에서 제시된 연구 축을 종합적으로 고려한 것이다. 이에 따라 항산화 및 신경가소성 조절 중심의 폴리페놀류, 신경세포막 구성 및 염증 조절에 관여하는 오메가-3 지방산, 장-뇌 축을 매개로 작용하는 발효식품, 그리고 다중 신호경로를 조절하는 식물성 천연소재로 구분하여 고찰하였다.

1) 폴리페놀 및 안토시아닌 함유 식품

폴리페놀(polyphenols)은 식물 유래 식품의 주요 항산화 성분으로, 산화스트레스 및 염증 경로를 조절함으로써 신경퇴행성 질환의 위험을 감소시킨다(Williams & Spencer 2012). 이들은 주로 ERK (Extracellular signal-Regulated Kinase)- CREB (cAMP Response Element-Binding Protein) -BDNF 신호전달 경로를 통해 시냅스 가소성을 촉진하고, 기억력 향상과 신경세포 생존율을 높인다(Vauzour et al. 2017).

안토시아닌(anthocyanins)은 특히 혈뇌장벽을 통과할 수 있는 저분자 폴리페놀로, 뇌 내에서 산화적 손상 억제 및 해마 BDNF 발현 증가를 유도한다(Krikorian et al. 2010). 블루베리, 포도, 자색고구마 등의 섭취는 노화 모델 마우스에서 시냅스 단백질(PSD-95, synapsin I)의 발현 증가와 기억력 개선 효과를 보였다(Zhuang et al. 2019).

또한 레스베라트롤(resveratrol)은 SIRT1 (Silent Information Regulator 1) 활성화를 통해 미토콘드리아 기능을 유지하고, 염증성 사이토카인 분비를 억제함으로써 알츠하이머병 모델에서 신경세포 손상을 완화하였다(Moraes et al. 2020). 이러한 결과는 폴리페놀의 복합적 항산화 및 신경보호 작용이 뇌 건강 유지에 중요한 역할을 함을 시사한다.

2) 오메가-3 지방산과 해양식품

오메가-3 지방산(DHA, EPA)은 뇌 인지질의 주요 구성성분으로, 세포막 유동성과 신경신호 전달의 효율성을 결정한다(Dyall, 2015). DHA(Docosahexaenoic Acid)는 해마의 BDNF 발현을 증가시키고, CREB 인산화를 유도하여 시냅스 가소성을 강화한다(Calder 2017).

또한 오메가-3 지방산은 microglia의 염증성 표현형(M1) 전환을 억제하고, 항염증성 M2 표현형으로 유도함으로써 neuron-glia 상호작용의 균형을 회복시킨다. Malau et al. (2024)은 DHA가 astrocyte에서 BDNF 발현을 촉진하고, 항산화 효소(SOD, HO-1)의 발현을 증가시킨다고 보고하였다. 임상적으로도 DHA/EPA 보충은 경도인지장애 환자의 기억력, 처리속도, 주의집중력 개선에 긍정적인 효과를 보였다 (Mazereeuw G et al. 2012). 이러한 결과는 해양식품 유래 지방산이 신경가소성 유지와 염증 완화의 이중 기전을 통해 뇌기능을 조절함을 의미한다.

3) 발효식품 및 장내미생물 조절 식품

한국 전통 발효식품(된장, 청국장, 김치 등)은 단백질 분해 펩타이드, γ-아미노부티르산(GABA), 유산균 등 다양한 생리 활성 물질을 함유하고 있다. 이들은 장내미생물총(gut microbiota)의 다양성을 높이고, 장-뇌 축(Gut-Brain Axis)을 조절하여 인지 및 정서기능을 개선한다(Yang et al. 2015;Kim et al. 2016;Sivamaruthi et al. 2018).

발효식품 섭취 시 장내에서 생성되는 단쇄지방산(SCFA)은 미주신경(vagus nerve)을 자극하여 해마의 BDNF 발현을 유도하며, astrocyte 내 에너지대사를 향상시킨다(Sampson & Mazmanian 2015). 또한 Lactobacillus plantarum 및 Bifidobacterium breve 균주는 GABA 합성과 세로토닌 대사를 촉진하여 스트레스 완화 및 불안 감소에 기여한다(Bravo et al. 2011). 특히 된장 및 청국장 유래 펩타이드는 NMDA 수용체 기능을 조절하고 해마 신경세포의 시냅스 신호전달을 강화하는 것으로 보고되었다(Jang et al. 2021). 이처럼 발효식품은 장내미생물-면역-신경계 간 상호작용을 매개로 뇌기능에 긍정적인 영향을 미치는 주요 식품군이다.

특히 된장, 청국장, 김치와 같은 발효식품은 한국 전통 식생활에서 일상적으로 섭취되어 온 대표적인 식품군으로, 장내미생물 다양성 증진과 장-뇌 축 매개 신경조절 효과가 식문화적 맥락 속에서 장기간 축적되어 왔다는 점에서 의미가 있다.

4) 식물성 천연소재 및 약용식물

식물성 천연소재는 다양한 생리활성성분(saponin, curcumin, terpenoid, phenolic acid 등)을 통해 신경세포 보호 및 인지 기능 향상에 기여한다. 인삼의 주요 성분인 진세노사이드 Rg1은 PI3K/Akt 경로를 활성화하여 항아포토시스 단백질(Bcl-2) 발현을 증가시키며, 해마에서 BDNF 발현을 촉진한다(Zhong et al. 2024).

강황(Turmeric)의 커큐민(curcumin)은 Nrf2/HO-1 항산화 경로를 활성화하여 ROS 생성을 억제하고, astrocyte의 글루타메이트(glutamate) 대사를 안정화시켜 흥분독성(excitotoxicity)을 완화한다(Bhat et al. 2019). 또한 로즈마린산(rosmarinic acid)은 NF-κB 경로 억제를 통해 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-1β) 생성을 억제하고, astrocyte의 BDNF 분비를 촉진하여 시냅스 재형성을 지원한다(Banji et al. 2021;Islam et al. 2025).

이러한 천연물은 복합적으로 작용하여 neuron-glia 상호작용을 강화하고, 산화·염증 환경에서 신경세포의 생존율을 높이는 데 기여한다. 최근에는 커큐민(curcumin), DHA, 폴리페놀 등의 병용 섭취가 단일 성분 대비 향상된 신경보호 효과를 나타낸다는 보고가 증가하고 있으며(Vauzour et al. 2017;Katsipis et al. 2024), 이는 복합성분 기반 기능성식품 설계의 과학적 근거로 활용될 수 있다. 더 나아가 인삼, 해조류 및 약용식물과 같은 천연소재는 한국 전통 식생활과 약용식물 활용 문화에 뿌리를 둔 자원으로, 식품과 천연물의 경계를 아우르는 신경영양학적 연구 대상으로서 중요한 의미를 갖는다(Cui et al. 2015;Feng et al. 2022;Wang et al. 2022).

2. 식품 및 천연소재의 뇌기능 조절 분자기전

본 총설에서 제시한 다섯 가지 주요 분자기전은 기존의 신경영양학 및 식품 기반 뇌기능 연구에서 반복적으로 보고되어 온 핵심 조절 축을 통합한 개념적 틀이다. 구체적으로는 항산화 및 항염증 경로 조절(Gómez-Pinilla 2008;Calder 2017), 신경전달물질 합성 및 신호조절(Rebas et al. 2020), 신경영양인자 활성화와 시냅스 가소성 증진(Vauzour et al. 2017), neuron-glia 상호작용 조절(Lian & Zheng 2016), 그리고 장-뇌 축을 통한 간접적 조절(Sampson & Mazmanian 2015)을 중심으로 정리하였다. 이러한 기전들은 각각 독립적으로 작용하기보다는 상호 연계된 신호전달 네트워크를 형성하여 신경세포의 항상성을 유지하고, 뇌의 염증 및 산화적 손상을 완화하는 데 기여한다. 본 장에서는 이러한 분자기전을 항산화 및 염증 억제, 신경전달물질 조절, 신경영양인자 활성화, neuron-glia 상호작용, 장-뇌 축 상호작용(Gut-Brain Axis)의 다섯 가지 범주로 나누어 고찰하였으며, 식품 및 천연소재 유래 생리활성물질에 의한 뇌기능 조절의 통합적 메커니즘은 <Figure 1>에 제시된 바와 같이 개념적으로 정리 할 수 있다.

1) 항산화 및 항염증 경로 조절(Regulation of Oxidative and Inflammatory Pathways)

신경계는 높은 산소소비율과 다불포화지방산 함량으로 인해 산화스트레스에 취약하다. 폴리페놀, 커큐민, 오메가-3 지방산 등은 항산화 전사인자인 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2)를 활성화하여 세포 방어체계를 강화한다 (Alam et al. 2021).

Nrf2가 핵으로 이동하면 ARE (antioxidant response element) 서열에 결합해 HO-1, SOD, catalase 발현을 촉진한다. 이는 ROS 생성을 억제하고 세포 내 산화환원 균형을 유지한다 (Calder 2017). 커큐민과 로즈마린산은 NF-κB 전사활성을 억제하여 염증매개물질인 IL-6, TNF-α, iNOS 생성을 감소시킨다(Borgonetti & Galeotti 2022;Bashirrohelleh et al. 2025).

또한 DHA는 resolvin과 protectin과 같은 항염증성 대사산물(specialized pro-resolving mediators)로 전환되어 microglia 의 M1형 염증반응을 억제하고 M2형 전환을 유도한다(Bazan 2009;Liu et al. 2021). 이러한 작용은 신경염증 감소뿐 아니라, 시냅스 안정화 및 세포사멸 억제로 이어진다.

2) 신경전달물질 합성과 신호조절(Regulation of Neurotransmitter Synthesis and Signaling)

식품성분은 세로토닌(5-HT), 도파민, 아세틸콜린(ACh), GABA 등 주요 신경전달물질의 대사에 직접적인 영향을 미친다.

폴리페놀 및 카테킨은 모노아민 산화효소(MAO)를 억제하여 세로토닌 분해를 감소시키고, 결과적으로 항우울·항불안 효과를 나타낸다(Rebas et al. 2020;Lamport & Williams 2020). 오메가-3 지방산은 도파민 수용체(D2R)의 민감도를 높여 보상회로의 신호전달 효율을 강화한다(Zinkow et al. 2024). 발효식품의 펩타이드와 GABA는 장내 대사경로를 통해 흡수된 후, 미주신경을 자극하거나 혈중 GABA 농도를 증가시켜 흥분성 신경전달 억제(excitatory inhibition)에 기여한다(Messaoudi et al. 2011;Colombo et al. 2021). 이러한 작용은 스트레스 완화와 수면질 개선, 정서안정에 긍정적 영향을 미친다고 보고되었다.

발효식품의 주요 대사산물 중 하나인 GABA는 astrocyte의 GABA 수용체를 활성화하여 과흥분성 신경활동을 억제하고, 시냅스 후 뉴런의 안정성을 유지한다(Gates et al. 2022;Schneider et al. 2025).

청국장 펩타이드 및 김치 유래 Lactobacillus plantarum은 GABA 생산과 세로토닌 전환을 촉진함으로써 스트레스 완화에 도움을 준다(Bravo et al. 2011).

또한 DHA는 도파민 수용체(D2R)와 NMDA 수용체 복합체의 안정성을 유지하며, 신호전달 효율을 개선한다 (Davis et al. 2010). EPA는 글루타메이트-글루타민 회로(glutamateglutamine cycle)에 관여하여 흥분성 신경전달을 조절하고, 글루타메이트 축적을 억제한다(Dyall 2015). 이러한 식품성분의 통합적 조절은 신경전달물질의 균형(homeostasis)을 유지하여 인지기능, 스트레스 내성, 정서적 안정성을 향상시킨다.

3) 신경영양인자(BDNF)와 CREB 신호경로(Activation of Neurotrophic Signaling Pathways)

BDNF (brain-derived neurotrophic factor)는 시냅스 성장과 가소성, 학습 및 기억 형성에 필수적인 신경영양인자로, 다양한 식품유래 생리활성물질에 의해 조절되는 것으로 보고되고 있다. 플라보노이드, DHA, 진세노사이드 등은 CREB (cAMP response element-binding protein) 인산화를 유도함으로써 BDNF 전사를 활성화하며(Gómez-Pinilla & Vaynman 2005;Williams & Spencer 2012), 특히 루테올린과 캠페롤과 같은 대표적인 플라보노이드는 ERK-CREB-BDNF 신호 축을 통해 해마의 신경가소성을 강화한다.

또한 DHA와 이카리인(icariin)은 CREB 활성화와 함께 PI3K/Akt 신호경로를 촉진하여 신경세포 생존을 증진시키는 것으로 보고되었으며(Sheng et al. 2017), 피노셈빈(pinocembrin)과 나린진(naringin)과 같은 일부 폴리페놀 성분은 신경염증 억제, BDNF 신호 활성화 및 NLRP3 인플라마좀 억제를 통해 신경보호 및 인지기능 개선에 기여한다(Sharma et al. 2019). 이외 다양한 식품유래 플라보노이드, 폴리페놀 및 천연물 성분들은 synapsin I 및 GAP-43 단백질 발현 증가와 같은 시냅스 구조적 변화와 연관되어 있으며, 관련 성분과 작용 기전은 <Table 1>에 요약하였다(Krikorian et al. 2010;Bawari et al. 2019;Liu et al. 2020).

4) Neuron-Glia 상호작용의 조절(Modulation of Neuron- Glia Interactions)

중추신경계의 기능유지는 뉴런-아교세포(neuron-glia) 간 상호작용에 의해 결정된다.

Microglia는 면역조절세포로서 염증성 M1형과 항염증성 M2형으로 구분되며, 식품성분은 이 전환을 세포수준에서 조절한다. DHA와 진세노사이드는 M2형 microglia 전환을 유도하고, IL-10 및 TGF-β 발현을 증가시켜 항염증 환경을 조성한다(Liu et al. 2021). Suk & Ock (2012)은 천연 및 합성 화합물이 미세아교세포의 NF-κB 및 MAPK 경로를 억제하여 염증성 사이토카인 생성을 감소시킴으로써 신경염증 반응을 완화함을 보고하였다. 또한 Porro et al. (2019)은 커큐민(curcumin)이 JAK/STAT/SOCS 신호축을 매개로 microglia 의 M1형 염증성 활성화를 억제하고 M2형 항염증성 표현형으로의 전환을 유도함으로써 신경보호적 미세환경을 조성한다고 제시하였다. 더불어 Lv et al. (2023)은 해양식품 유래 다불포화지방산인 DHA가 PPARγ-매개 ERK/AKT 경로를 활성화하여 microglia의 M2 전환을 촉진하고, 허혈-재관류 손상 모델에서 뚜렷한 신경보호 효과를 나타냄을 보고하였다. 최근 Choi et al. (2024)은 천연소재 유래 생리활성 화합물이 astrocyte와 microglia 간의 대사적 상호작용을 조절하여 시냅스 단백질 발현과 신경세포 생존률을 증가시킨다는 사실을 제시하였다. 이러한 결과들은 식품성분이 neuron-glia 네트워크를 매개로 염증성 신호의 과활성화를 억제하고 항염증성 표현형의 교세포 반응을 유도함으로써 뇌의 항상성과 회복력을 유지하는 중요한 생리학적 조절자로 기능함을 시사한다 폴리페놀류는 astrocyte의 glutamate transporter (EAAT1/2) 발현을 촉진하여 과잉 글루타메이트로 인한 흥분 독성(excitotoxicity)을 억제한다(Pekny & Pekna 2014). 또한 astrocyte는 BDNF와 GDNF (glial cell-derived neurotrophic factor)를 분비하여 시냅스 형성과 재생을 지원하며, 오메가- 3와 폴리페놀의 병용은 astrocytic Nrf2 신호를 활성화해 세포 내 산화방어력을 증진시킨다(Vauzour et al. 2017). 이러한 neuron-glia 간 상호작용 조절은 신경염증 완화, 시냅스 안정화, 신경재생 촉진으로 이어진다. 이러한 neuron-glia 상호작용 조절 메커니즘은 <Figure 2>에 도식화한 바와 같이, microglia의 염증성 표현형 조절과 astrocyte 매개 신경영양 인자 분비를 통해 뇌 미세환경의 항상성 유지로 이어진다.

5) 장-뇌 축(Gut-Brain Axis)을 통한 간접적 조절(Gut Microbiota-Mediated Regulation)

장내미생물총(gut microbiota)은 신경계 기능에 깊이 관여하며, 면역계·내분비계·미주신경을 매개로 뇌와 상호작용한다. 프로바이오틱스 및 발효식품 섭취는 SCFA (short-chain fatty acids) 생산을 증가시켜 장상피세포의 무결성을 강화하고, 해마의 BDNF 발현과 시냅스 단백질 생성을 유도한다 (Marrocco et al. 2022). 특히 Lactobacillus helveticus R0052 및 Bifidobacterium longum R0175 균주는 스트레스 호르몬(코르티솔)을 감소시키고, 불안 완화 및 기억력 개선 효과를 나타낸다(Messaoudi et al. 2011;Bravo et al. 2011). 또한 장내미생물이 생성하는 GABA, 인돌(indole), SCFA는 미주 신경을 통해 신경전달을 조절하며, microglia의 활성 상태 및 astrocyte 대사에도 간접적 영향을 미친다(Sampson & Mazmanian 2015). 장내미생물 구성의 변화는 나아가 세로토닌 생합성 경로(tryptophan-5-HT 대사)를 조절함으로써, 식이요법이 인지기능 및 정서안정성에 장기적으로 영향을 미치는 주요 경로로 작용한다(Gao et al. 2020).

III. 요약 및 결론

본 총설은 식품 및 천연소재가 뇌기능에 미치는 영향을 세포 수준에서 분자기전까지 통합적으로 정리하였다.

다양한 연구 결과를 종합하면, 식품유래 생리활성물질은 단순한 영양 공급원을 넘어 신경세포 보호와 뇌기능 향상에 직접적으로 관여하는 조절인자로 작용함을 확인할 수 있다. 폴리페놀, 오메가-3 지방산, 커큐민, 진세노사이드 등 주요 성분들은 항산화 및 항염증 작용을 통해 신경세포 내 항상성을 유지하고, Nrf2/ARE 신호를 활성화하여 항산화 효소의 발현을 증가시킴으로써 산화적 손상을 감소시켰다. 동시에 NF-κB 경로의 억제와 microglia의 M2형 전환 유도는 염증 매개물질의 생성을 감소시키며, 결과적으로 신경염증 완화와 세포 생존율 향상에 기여하였다. 이와 더불어, 식품성분은 CREB-BDNF 신호전달 경로를 활성화하여 시냅스 가소성을 강화하고, Synapsin I과 PSD-95 같은 시냅스 단백질 발현을 유도하여 학습 및 기억력 향상에 관여하였다. 특히 폴리페놀과 오메가-3의 병용은 astrocyte와 neuron 간의 상호작용을 촉진하여 BDNF 분비를 증가시키고, 세포 내 항산화 신호를 동시에 활성화하는 상호보완적 효과를 나타냈다. 발효식품과 장내미생물 관련 식이성분 또한 중요한 역할을 한다. 이들은 단쇄지방산(SCFA)과 같은 대사산물 생성을 증가시켜 장내 환경을 개선하고, 미주신경을 통해 해마의 BDNF 발현을 자극함으로써 인지기능 향상 및 스트레스 완화에 기여하였다.

또한 장내미생물의 구성 변화는 tryptophan 대사를 조절하여 세로토닌 합성을 촉진하고, 정서안정 및 기억형성 과정에 긍정적인 영향을 미쳤다.

한편 neuron-glia 상호작용은 식품성분의 신경보호 효과를 매개하는 핵심적 축으로 작용하였다. astrocyte는 글루타메이트 재흡수를 통해 흥분독성을 완화하고 BDNF를 분비하며, microglia는 항염증성 전환을 통해 염증반응을 억제하였다. 이러한 상호작용의 결과, 뇌의 미세환경이 안정화되고 시냅스 구조의 유지 및 신경재생이 촉진되었다.

이상의 연구결과들은 식품 및 천연소재가 신경세포막의 안정화, 시냅스 단백질 조절, 염증-항산화 균형 유지, neuronglia 네트워크 통합 조절을 통해 뇌의 구조적·기능적 항상성을 유지한다는 점을 뚜렷이 보여준다. 따라서 식품을 통한 뇌기능 조절은 분자생물학적 근거를 갖춘 과학적 접근 영역으로 확장되고 있으며, 향후 연구는 복합성분 간의 상호작용을 분석하는 시스템생물학적 접근과, neuron-glia-microbiota 축을 통합적으로 탐구하는 정밀 신경영양학 연구로 발전될 필요가 있다.

또한 실제 인체 수준의 적용을 위해서는 오가노이드 및 마이크로플루이딕스 기반의 뇌모사 모델 개발, 오믹스 기술을 활용한 네트워크 분석, 그리고 AI 기반의 데이터 해석을 통한 개인맞춤형 식품설계가 함께 이루어져야 한다. 이와 같은 통합적 연구는 식품신경과학(Food Neuroscience)의 학문적 정립뿐 아니라, 뇌건강 기능성식품의 산업화와 공중건강 증진에도 기여할 것으로 기대된다.