A nivel cerebral, los ácidos grasos Omega-3  incrementan la fluidez de las membranas neuronales y actúan como segundos mensajeros en los sistemas de neurotransmisión. Esto los convierte en grandes contribuyentes en el proceso de aprendizaje y mejoran procesamiento de la información.

El gran aporte del Omega-3 en la acción neuronal se debe principalmente a su contenido en DHA, el que está involucrado en la mielinización,  es importante en la eficiencia sináptica e influye en la velocidad de la transmisión entre las neuronas. En relación a la memoria, en diversas investigaciones se ha observado que el DHA afecta significativamente el desarrollo neuronal del hipocampo y la función sináptica en el hipocampo en desarrollo en el caso de los fetos. Sin ir más lejos, la velocidad con la que la información es percibida y adquirida depende, hasta cierto punto, de la presencia del DHA.

Efecto sobre niños

El consumo de pescado por la madre durante el embarazo provoca en el bebé una mejor memoria visual de reconocimiento de cosas nuevas. La ingesta materna de suplementos de Omega-3 altos en DHA y  EPA está asociada a unas puntuaciones superiores en los tests de inteligencia infantiles estandarizados. Por otro lado, una ingesta baja de pescados azules y alimentos ricos en Omega-3 por las madres, se asocia a niños con menores niveles de atención, concentración y un desarrollo de habilidades sociales más lento.

Efecto sobre adultos

La suplementación de Omega-3 altos en EPA y DHA en adultos (edad promedio de 33 años) provoca una mejoría en la atención sostenida. La ingesta de aceite de pescado tiene un efecto protector sobre el deterioro cognitivo asociado a la edad en pacientes de 65 años de edad o mayores.  Los estudios epidemiológicos realizados en la última década han demostrado que las personas con mayores ingestas de Omega-3 DHA y EPA, tienen mejor salud cerebral al llegar a la vejez.