在饥饿期间，身体确实可以保护大脑。当涉及获得必要的营养和燃料时，大脑具有最高的优先级。因此，大脑是遭受食物短缺的最后一个领域。甚至有一些证据表明饥饿的短时间可能对大脑健康。然而，即使是大脑最终必须代谢其自己的神经元以保持其余的大脑活着。
酮化
在饥饿或水禁食的初始阶段期间，身体将储存在肝脏和肌肉中的糖原转化为葡萄糖。在使用储存的糖原作为能量源的约24小时后，体切换到脂肪燃烧。一些肌肉和结缔组织也用于为重要的生物催化剂提供积木。由于脂肪不能穿过血脑屏障，大脑不能用脂肪作为能量来源。然而，肝脏的脂肪代谢产生酮体作为副产物。大脑可以使用这些物质作为能源。酮体已成为大脑的主要能量来源的状态称为“酮症”。
神经元稳定性
据“酮养饮食”的作者，酮症介绍，酮症对大脑不健康。事实上，有一些证据表明酮症可以稳定大脑中神经元。古希腊医生用饥饿成功地治愈了一些癫痫病例。当局部神经元获得过度兴奋剂并且激烈的烧制扩散到大脑的较大区域时，发生在癫痫发生的癫痫发作。虽然并不完全清楚为什么，酮体可以稳定神经元并防止癫痫发作。近年来，所谓的酮饮食已被用作癫痫的治疗。这种饮食主要由脂肪组成。
肌肉和神经元的分解
当允许饥饿持续延长时间段时，大多数身体的储存脂肪已经用完，维生素和矿物质的短缺变得显着。此时，身体唯一的生存机会是代谢其自己的肌肉和结缔组织。大脑过于缺乏必需的营养，并开始破坏自己的神经元，以保持其余的活力。根据2009年1月发表的一项研究，“生物学化学”问题，雄性和女性大脑在饥饿期间不同。雄性大脑更快地开始使用自己的组织来供应营养。
减少脑体积
当大脑开始分解自己的神经元时，大脑字面地缩小。然而，如果结束饥饿，则该收缩是可逆的。2010年5月发表的一项研究“国际饮食障碍国际饮食疾病”的研究表明，厌食症神经症的人们的脑体积减少。当厌食症饿死自己减肥时，他们的大脑开始代谢自己的灰质。然而，那些重量重量的受试者也恢复了大脑体积。