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研究方向多側重于阿斯巴甜的神經毒性作用。阿斯巴甜的代謝產物之一苯丙氨酸，在通過血-腦屏障時可能與其他大分子的中性氨基酸競爭，改變腦部原有氨基酸比值，進而干擾神經遞質的傳遞。阿斯巴甜的攝入可能增加的發生率，或延長持續時間。探究阿斯巴甜對小鼠的影響，實驗中雌雄小鼠隨機交配得到幼鼠，從懷孕開始至幼鼠斷奶，實驗組母鼠進行阿斯巴甜灌胃，對照組則使用蒸餾水灌胃；對40d齡幼鼠進行Morris水迷宮實驗，結果發現，實驗組幼鼠的起始潛伏期明顯高于對照組，說明阿斯巴甜降低了幼鼠的空間學習能力；實驗組幼鼠經過平臺次數明顯少于對照組，在平臺停留時間明顯短于對照組，說明阿斯巴甜降低了幼鼠的空間，以上結果表明，孕期和哺乳期食用阿斯巴甜對幼鼠學習、均有影響，阿斯巴甜及其代謝產物可能通過血胎屏障，影響腦功能。

雖然FDA做出阿斯巴甜可安全使用的聲明，但并沒有確切實驗說明阿斯巴甜與、等毫無聯系，還需進一步研究探討。因此為確保安全，在日常生活中，不建議長期過量攝入阿斯巴甜。