大腦中的游離氨基酸較多，如牛磺酸、谷氨酸、門冬氨酸、絲氨酸、酪氨酸、丙氨酸、谷胺酰胺，以前三種最多。近年來對牛磺酸研究較多，1975年哈維斯（Hayes）等發現貓因缺牛磺酸而失明后，對其生理功能及營養學的意義研究漸多。 　　目前認為它是人體的條件必需氨基酸。牛磺酸在機體內主要分布于中樞神經系統、視網膜、肝臟骨骼肌、心肌等組織。學者們對牛磺酸在大腦中的分布情況進行大量研究，發現牛磺酸在動物的大腦皮質、小腦及嗅球等區域含量相當豐富。中樞神經系統中各類細胞均含有牛磺酸，其中神經膠質細胞和突觸系統中，牛磺酸含量最豐富。
　　牛磺酸在新生兒腦部和視網膜中含量很高，事實上是成人的兩倍，表明牛磺酸可能對于神經系統發育有特殊作用。亦有研究結果表明，人類、猴、大鼠、兔和貓大腦中牛磺酸的含量僅為初生動物的1/3。說明隨著腦的不斷成熟，牛磺酸的水平逐漸下降。這亦說明牛磺酸對腦發育的重要性。韓曉濱等研究認為：牛磺酸可促進細胞的增殖活性，顯著增加腦重。在行為上牛磺酸具有提高學習與記憶的作用。 機體中牛磺酸主要來源有四種：
　　① 通過胎盤從母體獲得：
　　② 從母乳中獲得（初乳中牛磺酸含量高）
　　③自身合成：在哺乳動物的組織中，蛋氨酸與半胱氨酸代謝的中間產物半胱亞磺酸經半胱氨酸亞磺酸脫羧酶（CSAD）脫羧成亞半磺酸再氧化成牛磺酸。幼年動物組織中CSAD活力低于成年動物，早產兒尤為明顯。
　　④食物提供：Eliot的研究表明，子宮中牛磺酸的水平雖然很高，母乳喂養兒體內牛磺酸水平也很高，但在以未添加牛磺酸的奶粉喂養的嬰兒，出生后兩周，其體內牛磺酸就枯竭了。這表明牛磺酸在嬰兒體內的合成是不充足的。因為牛乳及普通奶粉中牛磺酸含量極低，僅為成熟母乳中的10～30分之一。因此我國衛生部已正式批準牛磺酸作為營養強化劑加入嬰幼兒食品及乳制品中，加入量是30～500mg/L。
　　牛磺酸的缺乏可影響視網膜電圖、視功能異常已經由Ament等對8名長期接受胃腸外營養的兒童的研究所證實。
　　而牛磺酸的缺乏將導致人腦神經細胞分化成熟過程的延遲。泰森（Tyson）等以出生體重小于1300g的早產兒為對象進行雙盲對照試驗，發現試驗對象使用強化牛磺酸的配方奶比缺乏牛磺的配方奶具有更成熟的腦干誘發電位，證實牛磺酸對新生兒的神經系統發育有重要促進作用。總之，為了使嬰幼兒有一個良好發育的大腦，單純牛乳喂養兒必須注意添加牛磺酸。 谷氨酸的促智作用亦早已被證明，將L-谷氨酸鈉合并維生素B₁、B₂、B₆、B₁₂、尼克酸及鐵劑，不但治療老年性記憶障礙有效，對嬰幼兒智力也有促進作用。氨基酸測定提示腦半球內谷氨酸降低可能與學習記憶暫時性神經連結障礙有關。