Under sult gør kroppen alt for at bevare hjernen. Hjernen har højeste prioritet, når det kommer til at få adgang til essentielle næringsstoffer og brændstof. Hjernen er derfor det sidste område, der lider af mangel på mad. Der er endda noget bevis på, at korte perioder med sult kan være sunde for hjernen. Imidlertid må selv hjernen til sidst metabolisere sine egne neuroner for at holde resten af hjernen i live.
ketose
I de indledende faser med sult eller fastende vand konverterer kroppen glykogen, der er lagret i leveren og musklerne, til glukose. Efter cirka 24 timers brug af lagret glycogen som energikilde skifter kroppen til fedtforbrænding. Nogle muskel- og bindevæv bruges også til at tilvejebringe byggestenene til vigtige biologiske katalysatorer. Da fedt ikke kan krydse blod-hjerne-barrieren, kan hjernen ikke bruge fedt som en energikilde. Dog producerer fedtstofskifte i leveren ketonlegemer som et biprodukt. Hjernen kan bruge disse stoffer som en energikilde. En tilstand, hvor ketonlegemer er blevet den vigtigste energikilde for hjernen kaldes "ketose."
Neuron-stabilitet
Ketose er ikke usund for hjernen, ifølge Lyle McDonald, forfatter af "The Ketogenic Diet." Der er faktisk nogle beviser for, at ketose kan stabilisere neuroner i hjernen. Gamle græske læger helbrede med succes nogle tilfælde af epilepsi med sult. Anfaldene, der forekommer ved epilepsi, sker, når lokale neuroner bliver hyperexciterede, og den intense fyring spreder sig til større områder af hjernen. Selvom det ikke er helt klart hvorfor, kan ketonlegemer stabilisere neuronerne og beskytte mod anfald. I de senere år er den såkaldte ketogene diæt blevet brugt som behandling af epilepsi. Denne diæt består primært af fedt.
Fordeling af muskler og neuroner
Når sulten får lov til at fortsætte i en længere periode, er det meste af kroppens lagrede fedt opbrugt, og manglen på vitaminer og mineraler bliver betydelig. På dette tidspunkt er kroppens eneste chance for overlevelse at metabolisere sine egne muskler og bindevæv. Hjernen mangler også vigtige næringsstoffer og begynder at nedbryde sine egne neuroner for at holde resten i live. Ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort i januar 2009-udgaven af "Journal of Biologisk Kemi", reagerer mandlige og kvindelige hjerner forskelligt under sult. Den mandlige hjerne begynder hurtigere at bruge sit eget væv til at levere næringsstoffer.
Nedsat hjernevolumen
Når hjernen begynder at nedbryde sine egne neuroner, krymper hjernen bogstaveligt. Denne krympning er imidlertid reversibel, hvis sulten ophører. En undersøgelse offentliggjort i maj 2010-udgaven af "International Journal of Eating Disorders" viste reduceret hjernevolumen hos mennesker med anorexia nervosa. Når anorexics sulter sig selv for at tabe sig, begynder deres hjerne at metabolisere sin egen grå stof. Imidlertid genvundne de personer, der genvandt vægt, også hjernevolumen.
