大脑中的游离氨基酸较多，如牛磺酸、谷氨酸、门冬氨酸、丝氨酸、酪氨酸、丙氨酸、谷胺酰胺，以前三种最多。近年来对牛磺酸研究较多，1975年哈维斯（Hayes）等发现猫因缺牛磺酸而失明后，对其生理功能及营养学的意义研究渐多。 　　目前认为它是人体的条件必需氨基酸。牛磺酸在机体内主要分布于中枢神经系统、视网膜、肝脏骨骼肌、心肌等组织。学者们对牛磺酸在大脑中的分布情况进行大量研究，发现牛磺酸在动物的大脑皮质、小脑及嗅球等区域含量相当丰富。中枢神经系统中各类细胞均含有牛磺酸，其中神经胶质细胞和突触系统中，牛磺酸含量最丰富。
　　牛磺酸在新生儿脑部和视网膜中含量很高，事实上是成人的两倍，表明牛磺酸可能对于神经系统发育有特殊作用。亦有研究结果表明，人类、猴、大鼠、兔和猫大脑中牛磺酸的含量仅为初生动物的1/3。说明随着脑的不断成熟，牛磺酸的水平逐渐下降。这亦说明牛磺酸对脑发育的重要性。韩晓滨等研究认为：牛磺酸可促进细胞的增殖活性，显著增加脑重。在行为上牛磺酸具有提高学习与记忆的作用。 机体中牛磺酸主要来源有四种：
　　① 通过胎盘从母体获得：
　　② 从母乳中获得（初乳中牛磺酸含量高）
　　③自身合成：在哺乳动物的组织中，蛋氨酸与半胱氨酸代谢的中间产物半胱亚磺酸经半胱氨酸亚磺酸脱羧酶（CSAD）脱羧成亚半磺酸再氧化成牛磺酸。幼年动物组织中CSAD活力低于成年动物，早产儿尤为明显。
　　④食物提供：Eliot的研究表明，子宫中牛磺酸的水平虽然很高，母乳喂养儿体内牛磺酸水平也很高，但在以未添加牛磺酸的奶粉喂养的婴儿，出生后两周，其体内牛磺酸就枯竭了。这表明牛磺酸在婴儿体内的合成是不充足的。因为牛乳及普通奶粉中牛磺酸含量极低，仅为成熟母乳中的10～30分之一。因此我国卫生部已正式批准牛磺酸作为营养强化剂加入婴幼儿食品及乳制品中，加入量是30～500mg/L。
　　牛磺酸的缺乏可影响视网膜电图、视功能异常已经由Ament等对8名长期接受胃肠外营养的儿童的研究所证实。
　　而牛磺酸的缺乏将导致人脑神经细胞分化成熟过程的延迟。泰森（Tyson）等以出生体重小于1300g的早产儿为对象进行双盲对照试验，发现试验对象使用强化牛磺酸的配方奶比缺乏牛磺的配方奶具有更成熟的脑干诱发电位，证实牛磺酸对新生儿的神经系统发育有重要促进作用。总之，为了使婴幼儿有一个良好发育的大脑，单纯牛乳喂养儿必须注意添加牛磺酸。 谷氨酸的促智作用亦早已被证明，将L-谷氨酸钠合并维生素B₁、B₂、B₆、B₁₂、尼克酸及铁剂，不但治疗老年性记忆障碍有效，对婴幼儿智力也有促进作用。氨基酸测定提示脑半球内谷氨酸降低可能与学习记忆暂时性神经连结障碍有关。