Этот пост о том сколько калорий необходимо мозгу, а сколько мышцам, как рассчитывается базовый обмен веществ и как определить затраты энергии на ту или иную активность. Разберем некоторые исследования и полученные факты.
Начну без долгих предисловий и воды, а перейду сразу к исследованиям, табличкам и фактам ????
Ссылка на исследование: McClave SA, Snider HL. Dissecting the energy needs of the body. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. (2001) 4(2):143-7
К «Прочим» относятся кости, кожа, кишечник, железы. Легкие не были измерены по методологическим обстоятельствам, но были оценены на уровне 200 ккал/кг (примерно также, как и печень).
Забавный факт – жировые клетки также расходуют калории. Да, это значение не столь велико (около 4,5 ккал/кг), но полагать, что жировые клетки полностью инертны – не верно. Адипоциты производят большое количество гормонов (например, лептин о котором я уже говорила в видео), и это требует энергозатрат.
Адипоцит, секреторная ф-ция:
В состоянии «покоя» 70-80% энергозатрат приходится на органы, которые занимают не более 7% от общей массы тела (печень, сердце, почки, мозг). В то же время мышцы могут занимать около 40% от общей массы тела, но при этом расходуют в состоянии «покоя» 22% энергии, что как-то маловато.
Вот хорошая иллюстрация соотношения массы органов и тканей к энергозатратам организма в состоянии «покоя»:
Ссылка на исследование: Stefano Lazzer, Grace O’Malley, Michel Vermorel Metabolic And Mechanical Cost Of Sedentary And Physical Activities In Obese Children And Adolescents
Ссылка на исследование: Peters A, Bosy-Westphal A, Kubera B, Langemann D, Goele K, Later W, Heller M, Hubold C, Müller MJ. Why doesn’t the brain lose weight, when obese people diet? Obes Facts. 2011;4(2):151-7. doi: 10.1159/000327676. Epub 2011 Apr 7.
Скажу сразу, диета на размер мозга не влияет ???? Масса мозга у взрослого человека остается практически неизменной при похудение или наборе веса. А вот масса мышц, жира, почек, печени зависит от изменения веса тела.
Посмотрите как мало весят кости! Так что отговорка — «Да у меня просто кость тяжелая!» не пройдет ????
Получается, что уровень базового обмена веществ или обмен веществ в состоянии «покоя» можно грубо оценивать на уровне 22-24 ккал на кг веса тела.
Все это очень индивидуально и зависит от размера определенных органов, тканей, активной клеточной массы. Но в среднем это 22-24 ккал (у мужчин чуть больше, т.к.
средний процент жировой ткани у них чуть меньше, а мышц больше), так что для женщины весом 55 кг базовый обмен равен примерно 1265 ккал. Но это БАЗОВЫЙ обмен, то есть физическая активность минимальна.
Physical activity ratios (PAR) или коэффициент физической активности.
Наверное, слышали, что час интенсивного бега это 300-400 ккал, но как мы выяснили, уровень базового обмена зависит от размера определенных органов, тканей, активной клеточной массы, так и расход калорий для одинакового рода физической активности у разных людей отличается.
На графике ниже представлены коэффициент физической активности (PAR).
В чем суть, например, наш вес 55 кг и базовый обмен (BMR) составляет 1 265 ккал или 0,87 ккал в минуту, значит для расчета общей нормы энергозатрат надо умножить BMR на PAR и на время той или иной активности.
Пример, мы спим 8 часов в день (480 минут * 0,87 BMR * 0.93 PAR = 388 ккал на сон), гуляли 2 часа (120 минут * 0,87 BMR * 3,9 PAR = 407 ккал) и т.д.
- Ссылка на исследование: Stefano Lazzer, Grace O’Malley, Michel Vermorel Metabolic And Mechanical Cost Of Sedentary And Physical Activities In Obese Children And Adolescents
- Вряд ли кто-то будет все это рассчитывать, лично я для цели определения энергозатрат от физической активности использую спортивные часы, ну а базовый обмен веществ посчитать не сложно.
- Напоследок, информация для тех, кто любит в офисе пить чай вприкуску с шоколадкой и горсткой печенюшек, дескать умственная деятельность очень энергозатратна.
Средний показатель энергозатрат мозга 0,23-0,25 ккал в минуту. В то время как увеличение энергозатрат мозга на «мыслительный процесс» добавляет около 1% к общим энергозатратам, а максимальный уровень энергозатрат не больше 10% от общих энергозатрат мозга.
«Event-related changes in cerebral blood flow and glucose uptake are no more than 10% of the physiologic baseline in typical cognitive paradigms. Concomitant changes in energy utilization are on the order of 1%»
Ссылка на исследование: Raichle, M. E., and Mintun, M. A. (2006). Brain work and brain imaging. Annual Review of Neuroscience, 29, 449-476
Получается, что для решение суперсложных задач весь рабочий день (8 часов * 0,25 ккал * 60 мин. * 1,10) мозгу необходимо аж 132 ккал, а это целых 1,5 банана! ????
Вот такая статья. Ну а я желаю Всем хорошего настроения, здоровья, классной фигуры и суперэффективных мозгов!)
Прожорливый мозг
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Мозг — признанный лидер по потреблению глюкозы среди внутренних органов. И это невзирая на свой достаточно скромный вес. Примерно четверть ежедневно поступающей в организм глюкозы используется мозгом.
Каким образом нейроны мозга способны потреблять такой большой объем энергии? Является ли такая расточительность для организма эволюционно устаревшим механизмом? А может, природа давно уже подчинила энергетическую зависимость мозга, поставив ее под особый контроль? И как в итоге в клетках мозга протекают процессы энергетических превращений?
Эта работа заняла первое место в номинации «Своя работа» конкурса «био/мол/текст»-2016.
- Спонсор номинации — Future Biotech, проект, объединяющий профессионалов и энтузиастов в области биологии и биотехнологий.
- Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу, стал предприниматель Константин Синюшин, за что ему огромный человеческий респект!
- Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма «Атлас».
Общеизвестно, что для нормального функционирования всех органов нашего тела необходима энергия.
Бόльшую часть энергии при обычном рационе человек получает путем превращения поступающих в организм углеводов в глюкозу и разложения последней до углекислого газа и воды, что сопровождается запасанием необходимой для нас энергии в виде аденозинтрифосфатов (АТФ) или других макроэнергетических соединений.
Каким же образом осуществляется распределение полученного организмом «богатства» в виде источников энергии — согласно законам социализма (равное количество для каждого) или капитализма? Оказалось, что даже в условиях нашего организма запасы энергии расходуются среди всех органов неравномерно. И здесь это распределение скорее напоминает разделение «по заслугам».
Обычно мозг использует до 50% всей глюкозы, поступающей из печени в кровь, что соответствует примерно 100 граммам глюкозы в день. Не так уж мало для мозга, вес которого равен приблизительно двум процентам от массы всего тела. Установление ведущей роли мозга в потреблении энергетических запасов легло в основу теории «эгоистичного мозга» («selfish brain» theory) [1].
Такое интенсивное расходование энергии мозгом обусловлено, с одной стороны, большими затратами общей энергии клеток на генерацию трансмембранных ионных градиентов [2] и нервных импульсов, а с другой — на ведение «домашнего хозяйства»: процесса, обеспечивающего целостность и нормальное функционирование клеток мозга. Соотношение между этими двумя процессами оценивается как 2:1 [3]. Самое активное участие в энергозависимых процессах мозга принимают две группы клеток — нейроны и астроциты.
Роли предопределены
Нейроны — это высокоспециализированные клетки, способные генерировать и проводить электрические импульсы. Это — клетки-специалисты, так как функция каждого нейрона строго определена. В течение долгого времени происходит так называемый процесс обучения нейрона выполняемой им функции.
Средний человеческий мозг содержит около 100 миллиардов обученных нейронов, и в среднем каждый нейрон соединяется с 1000 других нейронов. Это приводит к образованию обширных и сложных нейронных сетей, которые служат основой для обработки и передачи мозгом информации.
Ввиду сложных интегративных взаимодействий каждого нейрона замена этих клеток в нейронных сетях с сохранением целостности выполняемой ими функции почти (если не совсем) невозможна.
Астроциты — это специализированные глиальные клетки, чья функция заключается главным образом в обеспечении нейронов энергетическими ресурсами и в борьбе с активными формами кислорода (АФК) и азота [4]. При этом количество астроцитов в мозге в несколько раз превышает количество нейронов, и в результате получается, что каждый нейрон включен в целый ансамбль астроцитарных клеток.
Довольно разные функции нейронов и астроцитов определяют и разные пути использования энергетических ресурсов этими клетками. Глюкозо-6-фосфат, образующийся из глюкозы, нейронами по большей части направляется в цепь метаболических превращений пентозофосфатного пути (ПФП), а в астроцитах вовлекается в цепь гликолитических реакций [5].
И это принципиальное различие нейронов и астроцитов. Дело в том, что в пентозофосфатном пути образуются предшественники для синтеза нуклеотидов ДНК и РНК [6], а также восстановительные эквиваленты, необходимые нейрону для регенерации белка антиоксидантной защиты мозга — глутатиона.
В ходе же гликолиза образуется большое количество энергии, которая используется в разных биосинтетических процессах как «универсальная валюта». Подобная свобода для возможных метаболических реакций в астроцитах и относительная консервативность путей в нейронах связаны с функциональным состоянием клеток.
Нейроны генерируют потенциалы действия, проводят возбуждение, интегрируют информацию с разных рецепторов. Это довольно сложно устроенные клетки. И как любые клетки нашего мозга, они подвержены нарушениям в структуре ДНК и влиянию процессов окисления. Вновь напомним, что каждый нейрон оказывается еще и незаменимым.
Вот и приходится нейронам всячески продлевать себе «молодость», то есть поддерживать себя в функционально активном состоянии. ПФП в этом смысле — путь, который обеспечивает возможность репарации поврежденных участков ДНК и функционирования в нейронах механизма борьбы с активными формами кислорода.
Задача астроцитов — это создание условий для нормальной активности нейронов (рис. 1). Ради этого астроциты готовы и энергией нейроны обеспечить в большом количестве, и защиту от окислительного стресса организовать. Единого пути для решения поставленных задач пока не сложилось.
Поэтому приходится астроцитам сжигать всю глюкозу в гликолитической «печи», а уже потом использовать запасенную энергию для оплаты разных метаболических активностей.
Такая последовательность реакций, например, обеспечивает синтез в астроцитах широкого спектра ферментов антиоксидантной защиты, включая оксидоредуктазу, глутаматцистеинлигазу, глутатионпероксидазу, глутатионредуктазу, глутатионтрансферазу, а также глутатион и витамин Е.
Еще один важный исход протекания гликолиза в астроцитах — образование из глюкозы молочной кислоты (лактата), которая способна перемещаться во внеклеточное пространство.
Что же в этом особенного? Дело в том, что лактат, оказавшись в нейронах, может сначала восстанавливаться до пирувата, а затем через цепь реакций цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) и при помощи митохондриальной цепи образовывать целый «фейерверк» молекул АТФ.
Благодаря такой сложно устроенной машинерии метаболических превращений, в итоге в нейронах образуется 38 молекул АТФ — против двух молекул АТФ, которые в ходе гликолиза образуются в астроцитах. Получается своеобразный аттракцион энергетической щедрости со стороны астроцитов. Строго говоря, астроциты и не нуждаются в таком количестве энергии, которую отдают нейронам. А вот нейронам такое энергетическое обеспечение оказывается крайне необходимым, потому как генерация импульсной активности и тонкая регуляция рецепторов и ионных каналов в мембране являются «дорогими» процессами и требуют высоких энергетических затрат.
Рисунок 1. Схема метаболических взаимодействий между нейронами и астроцитами. Глутамат (ГЛУ) — нейромедиатор, высвобождающийся из синаптического окончания нейрона. Часть высвобожденного глутамата поглощается астроцитами с помощью переносчиков возбуждающих аминокислот (ПВАК) совместно с тремя ионами Na+.
Ионы затем выталкиваются с помощью работы Na+/K+-АТФазы, потребляющей энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Это стимулирует поглощение глюкозы астроцитами. С помощью переносчиков (GLUT1) глюкоза из капилляра поступает в астроцит и в процессе гликолиза превращается в лактат. При этом освобождается две молекулы АТФ.
Лактат (молочная кислота) посредством специальных переносчиков (МКТ) поступает в нейрон и после нескольких превращений, в том числе в митохондриях, дарит клетке 38 молекул АТФ. Сами нейроны тоже могут поглощать глюкозу — посредством рецепторов GLUT3.
Глюкозо-6-фосфат, образовавшийся в нейроне из глюкозы, направляется в пентозофосфатный цикл, который поставляет предшественников для синтеза нуклеотидов ДНК и РНК. Регулирует гликолиз в нейронах и астроцитах фермент PFKFB.
Предшественники антиоксидантной (глутатионовой) системы нейрона (Глут) также поступают в него от астроцитов и участвуют в обезвреживании АФК, превращаясь из восстановленной формы (ГлутRed) в окисленную (ГлутOx).
Строгий контроль
Для точной настройки скорости гликолиза (высокой в астроцитах и относительно низкой — в нейронах) во всех клетках мозга работает регуляторный фермент 6-фосфофрукто-2-киназа/фруктозо-2,6-бисфосфатаза (PFKFB) [7]. Высокий уровень ферментативной активности PFKFB в астроцитах способствует высокой скорости в них гликолитических реакций.
Однако что произойдет, если нейроны снизят скорость основного ПФП и, подобно астроцитам, наладят процессы гликолиза? Экспериментально показано: за этим последует катастрофа — гибель нейронов.
Дело в том, что такое усиление гликолиза в нейронах ведет к сокращению образования фермента антиоксидантной системы — глутатиона (между прочим, единственного пептидного вещества, образующегося непосредственно в нейронах и спасающего их от окислительного стресса), усилению окислительного стресса и наконец к апоптотической гибели клетки.
Таким образом, разделение энергетических путей оказывается процессом, строго приспособленным к повышению выхода энергии мозгом и одновременно очень консервативным с точки зрения возможности реализации в разных типах клеток.
Опасный «голод» мозга
Согласно наиболее популярной сейчас точке зрения, именно в изменении энергетического состояния мозга лежит причина (по крайней мере, одна из главных причин) судорожных состояний и гибели клеток в структурах мозга [8].
В результате снижения энергообеспечения клеток мозга из-за травм, ишемии или опухоли под ударом оказываются в первую очередь системы регуляции тормозных процессов в нервной ткани. Как ни странно, именно тормозные процессы требуют от нейронов мобилизации энергетических затрат.
Недостаток энергии приводит к неспособности клеток затормозить возбуждение и к постепенному распространению возбуждающей волны во все области мозга. Неконтролируемая постоянная активация клеток вызывает еще большее истощение их энергетических запасов и приводит к окислительному стрессу.
В результате падения активности антиоксидантной защиты ниже критического уровня происходят необратимые изменения в клетках. Формируется замкнутая цепь губительных событий: судорожная активность вследствие развившегося дефицита энергии в одних структурах мозга вызывает новые эпизоды приступов. И получается, что, однажды начавшись, судороги постоянно порождают новые судороги.
В исследованиях механизмов развития эпилептической активности было установлено, что судорожные приступы развиваются в первую очередь при наследственных заболеваниях, нарушающих нормальный метаболизм энергии в мозге [9].
Причем резкое снижение главного источника энергии — глюкозы — даже у людей, не страдающих эпилепсией, приводит к тяжелым судорожным припадкам [10].
Аналогичный эффект наблюдается у людей, страдающих эпилепсией, после сна, когда концентрация глюкозы в крови резко падает из-за длительного перерыва в поступлении пищи, то есть примерно восьмичасового голода [11].
Разделяй и «процветай»
Экономистами со времен А. Смита и А. Вебера было подмечено, что прогресс в развитии производительной силы от труда, искусства, умения или сообразительности — следствие разделения труда.
Разделение труда в этом смысле является важнейшим и непременным условием прогрессивного развития экономики любого государства, любого общества.
Этот принцип разделения «трудовых» обязанностей в полной мере можно отнести и к работе сложных биологических систем.
Эволюционно так сложилось, что принцип разделения функций клеток позволил «прокачать» каждую отдельную способность организма. Увеличивающаяся сложность и специализация функций в конце концов привели к потребности в их координировании и, как следствие, увеличению нагрузки на мозг.
В результате нейроны полностью отказались от ведения «домашнего хозяйства» и увеличили объем полезной работы. А так как без домашней жизни и надежного тыла работать хорошо и долго не получается, постоянные хлопоты о состоянии нейронов перешли к астроцитам. Закрепление функций клеток произошло уже на уровне источников энергии.
Отсутствие конкуренции за источники питания позволило астроцитам и нейронам сконцентрироваться на выполняемых ими функциях.
В итоге получилось так здорово, что энергетических запасов стало хватать не только на координацию функций тела, обеспечивающих выживание, но и на «халтурку» в виде сознательной деятельности, сильно продвинувшей животных в эффективности их труда.
- A. Peters, U. Schweiger, L. Pellerin, C. Hubold, K.M. Oltmanns, et. al.. (2004). The selfish brain: competition for energy resources. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 28, 143-180;
- Формирование мембранного потенциала покоя;
- Рейхл М. (2010). Темная энергия мозга. В мире науки. 5, 22–27;
- Зачем клетки стареют;
- Juan P. Bolaños, Angeles Almeida, Salvador Moncada. (2010). Glycolysis: a bioenergetic or a survival pathway?. Trends in Biochemical Sciences. 35, 145-149;
- Chhabra N. (2013). Nucleotides- Animation (cAMP, pyrimidine biosynthesis and regulation). Biochemistry for medics;
- F Ventura, J L Rosa, S Ambrosio, J Gil, R Bartrons. (1991). 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase in rat brain. Biochem. J.. 276, 455-460;
- Christopher A. Reid, Saul Mullen, Tae Hwan Kim, Steven Petrou. (2014). Epilepsy, energy deficiency and new therapeutic approaches including diet. Pharmacology & Therapeutics. 144, 192-201;
- Arsov T., Mullen S.A., Damiano J.A., Lawrence K.M., Huh L.L., Nolan M. et al. (2012). Early onset absence epilepsy: 1 in 10 cases is caused by GLUT1 deficiency. Epilepsia. 53, 204–207;
- Malouf R. and Brust J.C. (1985). Hypoglycemia: causes, neurological manifestations, and outcome. Ann. Neurol. 17, 421–430;
- Reid C.A., Kim T.H., Berkovic S.F., Petrou S. (2011). Low blood glucose precipitates spike-and-wave activity in genetically predisposed animals. Epilepsia. 52, 115–120.
Сколько энергии нужно мозгу для работы?
Как известно, каждый день человек должен получать из еды в среднем пару тысяч калорий для того, чтобы обеспечить необходимым количеством энергии свой организм.
Безусловно, у каждого человека такой показатель является сугубо индивидуальным и достаточно непостоянным, ведь в силу различных условий и стиля жизни он должен как увеличиваться, так и снижаться.
Однако насколько же ответственен мозг за масштабное поглощение энергии у людей с активной умственной деятельностью и правда ли, что высокая мозговая активность способствует легкому похудению?
Шахматный спортсмен может сжигать до 6000 калорий за один день, при этом не вставая со стула
Сколько энергии нужно для работы мозга?
В 1984 году произошел необычный случай, связанный с отменой чемпионата мира по шахматам из-за чрезмерного истощения элитного русского игрока Анатолия Карпова. Организаторы конкурса были обеспокоены быстрой потерей веса своего чемпиона, так как за предыдущие пять месяцев Анатолий потерял 10 килограмм на фоне высокой мозговой активности и переживаний.
Как сообщает портал ESPN.сom, профессиональные спортсмены по шахматам способны сжигать до 6000 калорий сидя за своим рабочим местом, что говорит о высоком уровне потребления энергии головным мозгом.
Так, тело, которое находится в состоянии покоя и не занимается какой-либо деятельностью, кроме дыхания, переваривания и поддержания терморегуляции, расходует около 20-25% всей энергии организма на мозговую деятельность.
Мозг потребляет энергию преимущественно в виде глюкозы
Мозговая деятельность среднестатистических мужчины и женщины ежедневно использует около 450 и 350 ккал в день соответственно, при этом пик работы головного мозга приходится на 5-6-летний возраст, когда этот орган способен использовать до 60% от всей полученном телом энергии.
Столь высокие требования делают мозг самым “дорогим” органом в организме, хотя он и занимает всего 2 % от веса всего тела в целом. Вместе с тем, биологи также отметили высокое использование энергии мозгом у млекопитающих, независимо от их размеров.
Так, крошечный организм землеройки отдает столько же энергии от своего тела мозгу, сколько и человеческий организм.
Ученые считают, что большая часть энергии, поступающая в этот орган, нацелена на обеспечение нейронной связи посредством химических сигналов, которые передаются через клеточные структуры, называемые синапсами. Именно транспортировка ионов через мембраны является самым энергоемким процессом в мозге.
Кстати говоря, обсудить содержание данной статьи с единомышленниками вы можете в нашем Telegram-чате или на канале в Яндекс.Дзен.
Мозг никогда не спит
Наш мозг никогда не отдыхает. В то время, пока мы спим, мозг также нуждается в топливе для поддержания сигналов между клетками, которые, в свою очередь, поддерживают все функции нашего организма.
Поскольку наш мозг настолько сильно нуждается в энергии, может ли это значить, что для большего задействования органа ему будет необходимо еще большее количество энергии? Ученые считают, что для когнитивно сложных задач все происходит именно так.
То, что мы считаем умственно трудной задачей способно затратить значительно больше калорий, чем задача в условиях, к которым наш мозг давно привык.
Можно ли прожить, питаясь только одним видом пищи?
Исходя из всего вышеперечисленного можно сделать вывод о том, что употребив в пищу пару конфет во время напряженного умственного труда, можно полностью покрыть энергетические потребности мозга хотя бы на какое-то время.
Что же, в случае высокой физической активности ответ действительно может оказаться положительным, однако в случае с мозговой активностью такое убеждение является заблуждением.
Объяснить подобное явление можно тем, что мозговая активность постоянно нуждается в определенном количестве энергии, причем во время повышения умственной деятельности количество потребляемой энергии отдельным участком мозга меняется незначительно по сравнению с общим потреблением энергии мозгом.
Умственная деятельность не способна повлиять на снижение общего веса
Если мозговая активность никак не влияет на общее состояние организма, то все же остается неясным тот факт, почему же шахматист Анатолий Карпов значительно снизил в весе, готовясь к чемпионату.
Согласно экспертному мнению, в данном случае причиной быстрой потери веса послужил стресс, который оказывал свое влияние не только на работу головного мозга спортсмена, но и на все системы организма в целом.
Иными словами, одна лишь умственная деятельность не может помочь человеку стать стройным, однако ее правильное использование совершенно точно поможет всему человечеству в целом в его общем развитии.
Факты и мифы о человеческом мозге
Головной мозг – самый сложный орган в организме человека. Часто можно услышать, что люди использует его только на 10%. Правда ли это?
Какую часть мозга использует человек
Именно головной мозг определяет, как человек воспринимает окружающий мир. В среднем он весит около 1,5 кг и состоит из 100 млрд нейронов – клеток, которые воспринимают и передают информацию [1].
Как показал недавний опрос американских ученых, почти 56% их соотечественников верят в то, что Homo Sapiens использует всего лишь 10% своего мозга [2].
И надо признать, такое убеждение весьма распространено не только в США. На самом деле, это не больше чем миф, и неврологи его давно развенчали. Большая часть органа почти все время активна [3].
Исследования на эту тему ученые проводили еще в 2009 году [1].
Используя возможности функциональной МРТ, специалисты измеряли активность органа во время выполнения разных задач, и определили, что большая часть мозга остается активной практически постоянно, даже когда человек выполняет очень простые действия. Более того, орган бодрствует даже когда человек отдыхает или спит. А вот точный процент клеток органа, которые активизируются, у разных людей варьируется. Этот показатель меняется и в зависимости от того, что делает или о чем думает человек.
Как появился миф о 10%
Миф о том, что мозг человека работает лишь на 10% настолько распространенный и так давно существует, что сегодня даже сложно точно определить его первоисточник.
Предположительно, все началось в 1907 году, когда в журнале Science была опубликована статья психолога и писателя Уильяма Джеймса, в которой он утверждал, что человек использует только часть своих умственных ресурсов.
Правда, какой именно процент своего мозга использует Homo Sapiens, ученый в статье не упоминал [4]. А вот где точно упоминались те пресловутые 10%, так это в книге Дейла Карнеги «Как завоевывать друзей и оказывать влияние на людей», которая была опубликована в 1936 г.
Этот миф был упомянут как нечто, о чем говорил профессор колледжа, в котором учился Карнеги.
Кстати, по мнению ученых, нейроны занимают примерно 10% от всех клеток головного мозга [1]. Вполне возможно, что именно эта информация поспособствовала появлению мифа, который продолжает тиражироваться, еще больше укрепляя веру человека в него.
Можно ли улучшить работу мозга
Как и в случае с любым другим органом, состояние головного мозга напрямую зависит от диеты и активности человека. Соблюдая здоровый образ жизни, реально улучшить и его работу.
Влияние диеты
Неправильное питание может ухудшить состояние здоровья человека и послужить причиной развития кардиологических болезней, ожирения, диабета 2 типа. А эти болезни, в свою очередь, повышают риск появления слабоумия.
Чтобы улучшить здоровье головного мозга, стоит включить в свою диету такие продукты:
Физическая активность
Нельзя недооценивать роль двигательной активности для поддержания здоровья головного мозга. Достаточно ежедневно уделять хотя бы по 30 минут на активную ходьбу, чтобы снизить риск ухудшения работы мозга. Также полезно плавание, бег трусцой, езда на велосипеде.
Умственные тренировки
Головной мозг работает по принципу мышц: чем активнее его использовать, тем лучше он выполняет свои функции. Поэтому не стоит игнорировать специальные умственные тренировки, чтобы поддерживать здоровье органа. Кстати, согласно данным одного из научных экспериментов, люди, увлеченные логическими задачами, на 29% меньше подвержены риску развития слабоумия [5].
Другие распространенные мифы
Помимо мифа о 10%, существует еще немало других заблуждений о человеческом мозге. Но большинство из них уже имеют научное опровержение.
Левое и правое полушарие
Наверное, многим приходилось слышать, будто бы у креативных людей доминирует правое полушарие, в то время как у лиц с логическим типом мышления – левое.
Однако недавние исследования показывают, что все это не больше чем миф. Если человек здоровый, у него одинаково развиты оба полушария [6].
Правда заключается лишь в том, что полушария на самом деле отвечают за выполнение разных типов задач. Так, левое контролирует речь, а правое – эмоции [7].
Влияние алкоголя
Продолжительное злоупотребление алкоголем может стать причиной ряда проблем со здоровьем, включая и нарушения в работе мозга. Однако нельзя сказать, будто каждая порция спиртного убивает часть клеток мозга – это заблуждение. Процесс повреждения довольно сложный.
Например, доказано, если женщина во время беременности злоупотребляет спиртным, то высок риск, что малыш родится с фетальным алкогольным синдромом. У людей с такой болезнью мозг имеет объем меньше обычного и состоит из меньшего количества клеток.
Такие дети в будущем испытывают сложности с обучением и могут иметь другие отклонения.
Немало заблуждений есть и по поводу так называемых подсознательных сообщений и их влияния на человеческий мозг.
Научные исследования подтвердили, что информация, полученная извне во время сна в виде записанных звуков, может вызывать у человека определенную эмоциональную реакцию [8].
Но использовать этот способ для изучения иностранных языков или других дисциплин, как полагают некоторые, нецелесообразно. Научные эксперименты показывают, что такой метод поможет вспомнить ранее известную информацию, а вот изучить таким способом новое невозможно.
Извилины
Рельеф человеческого мозга состоит из борозд и извилин. Существует мнение, будто каждый раз, когда человек изучает что-то новое, на поверхности органа образуется новая извилина. Но это заблуждение. Извилины образуются еще до рождения и продолжают формироваться в детском возрасте.
Интересные факты
А теперь, когда самые распространенные мифы о человеческом головном мозге развеяны, пора узнать несколько малоизвестных фактов об этом органе:
- Невзирая на то, что головной мозг составляет примерно 2% от общей массы тела, он использует почти 20% кислорода и столько же калорий, потребляемых организмом.
- Еще в 1945 г. ученые подсчитали, что мозг примерно на 73% состоит из воды. Его обезвоживание всего на 2% ведет к слабости, ухудшению внимания, памяти и моторики.
- Многие уверены, что холестерин – главный враг здоровья. Безусловно, чрезмерно увлекаться пищей, богатой холестерином, не стоит, но совсем без этого вещества человек не может обойтись. Примерно 25% всего холестерина, имеющегося в организме, концентрируется в клетках головного мозга, которые бы без него просто погибли.
Человеческий мозг – удивительный орган. Ученые продолжают исследовать его, открывая все новые факты и развенчивая давние мифы.
Источники
- ↑ ↑ ↑ Suzana Herculano-Houzel, 2009 Nov 9. – The Human Brain in Numbers: A Linearly Scaled-up Primate Brain.
- ↑ The Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research. – New survey finds Americans care about brain health, but misperceptions abound.
- ↑ Robynne Boyd, Scientific American, Feb 7, 2008. – Do People Only Use 10 Percent of Their Brains?
- ↑ William James, Science. – The energies of men.
- ↑ Jerri D. Edwards, Huiping Xu, Daniel O. Clark, Lin T. Guey, Lesley A. Ross, Frederick W. Unverzagt. – Speed of processing training results in lower risk of dementia.
- ↑ Jared A. Nielsen, Brandon A. Zielinski, Michael A. Ferguson, Janet E. Lainhart, Jeffrey S. Anderson. – An Evaluation of the Left-Brain vs. Right-Brain Hypothesis with Resting State Functional Connectivity Magnetic Resonance Imaging.
- ↑ Michael C. Corballis. – Left Brain, Right Brain: Facts and Fantasies.
- ↑ Laura Jiménez-Ortega, Javier Espuny, Pilar Herreros de Tejada, Carolina Vargas-Rivero, and Manuel Martín-Loeches. – Subliminal Emotional Words Impact Syntactic Processing: Evidence from Performance and Event-Related Brain Potentials.
- MedicalNewsToday.com. – What percentage of our brain do we use?
Головной мозг потребляет больше энергии, нежели мышцы
Обновление: Февраль 2019
Журнал «Scientific Reports» опубликовал новость о новом феномене, выясненном учеными Кембриджского Университета (Великобритания). Оказалось, что человеческий организм, выполняющий одновременно тяжелую физическую и умственную работу, перераспределяет энергию в пользу головного мозга.
Безусловно, деятельность нервной системы требует затраты массы энергетических запасов. По мнению докторов и ученых, эволюционно сложилось то, что мозг находится в приоритете над остальными органами в этом вопросе.
Если организм не обладает избыточным количеством глюкозы (главного источника энергии), то именно нервная ткань будет испытывать меньший ее дефицит, нежели чем мышечная или иные системы. Видимо более активная мозговая деятельность была эффективнее в трудных и даже опасных ситуациях.
На этом строилось выживание людей в древние времена, когда приходилось активно бороться за право на жизнь с факторами внешней среды, животными и т.д.
Ради исследования англичанами было выделено 62 студента их Университета возрастом 21 год (в среднем). Все они занимались греблей на профессиональном уровне. Молодым людям было предложено прохождение трех «испытаний»:
- Для контроля физической работы предлагалась гребля в течение трех минут с максимально высокой скоростью (результаты фиксировали в ваттах).
- Для контроля памяти студентов им показали 75 слов в течение трех минут, а далее ребята пытались вспомнить максимум увиденных слов за пять последующих минут.
- Третий опыт совместил предыдущие два. Слова, конечно же, заменили на новые.
В результате выяснилось, что при выполнении третьего задания все студенты продемонстрировали ухудшение показателей физической активности и способности к запоминанию. Однако функционирование нервной ткани страдало в меньшей степени, нежели чем работа мышц. Сила молодых людей снизилась на 12,6%, а память только на 9,7%. Средняя разница вышла в 29,8%.
Подобное неравноценное распределение энергии и питательных веществ в пользу мозга показывает, что именно он помогает человеку преодолеть трудные ситуации.
Так для обеспечения полноценной работы головного и спинного мозга у младенцев имеются более выраженные запасы жировой ткани.
А если человек потерял мышечную массу вследствие малого потребления питательных элементов с пищей, его мозг все равно сохраняет первоначальный объем.
Сколько калорий сжигает мозг и как это рассчитать?
Мозг человека даже в состоянии относительного покоя и сна потребляет необычайно много энергии — в 16 раз больше, чем мышечная ткань (в пересчете на единицу массы). «Мозг, имея массу не более 1,5—2% от массы тела, потребляет 25% всей энергии. При этом одной из самых энергозатратных операций является концентрация внимания.
Человек не в состоянии удержать внимание на неизменно высоком уровне более 20—25 минут, потому что за это время мозг «съест» столько глюкозы, сколько не съел бы и за день относительного покоя.
Так что задания на внимание и реакцию, да еще и в ситуации цейтнота, способны выжать всю энергию, — рассказал РБК daily кандидат биологических наук сотрудник Института нейрохирургии РАМН Игорь Лалаянц. — Снижается же потребность в энергии лишь во время сна, т.к. возрастает синхронизация левого и правого полушарий и мозгу не приходится тратить энергию на «согласование» их работы.
Также нейроны снижают энергопотребление с возрастом, из-за чего замедляется синтез белковых молекул и, как следствие, ухудшается способность к запоминанию».
У взрослого человека доля мозгового метаболизма от общих энергетических потребностей организма составляет 9% во время сна и 20—25% во время напряженного интеллектуального труда, что значительно больше, чем у других приматов (8—10%), не говоря уже о прочих млекопитающих (3—5%).
Так, только на поддержание необходимых жизненных функций, передачу нервных сигналов и воспроизведение элементарных операций мозг человека в среднем нуждается примерно в 400—500 ккал. Между тем, по самым скромным оценкам, энергетические затраты мозга в активном состоянии возрастают более чем в два раза.
«Больше всего энергии потребляет тот участок мозга, который сильнее всего напрягается. Поэтому при решении многосоставных тестов и головоломок, где поочередно задействованы все типы мышления, потребление энергии резко возрастает. Больше калорий придется потратить и на непривычные задания.
Так, если заставить гуманитария решать задачку по геометрии, энергозатраты его мозга сильно возрастут. Однако довести себя умственными упражнениями до степени физического истощения может далеко не каждый.
Как правило, такой реакцией на умственную работу обладают ученые, математики, шахматисты», — пояснил кандидат биологических наук старший научный сотрудник Института биологии развития РАН Александр Ревищин. Кроме того, интеллектуальная работа непременно сопровождается активизацией нервной системы и под влиянием эмоциональных переживаний энергетические затраты увеличиваются на 10—20%. А непривычно большие интеллектуальные нагрузки вкупе со стрессом, сопровождающим любой экзамен или тестирование, по данным РАМН, повышают энергозатраты организма на все 30—40%. Так, ученые из НИИ нормальной физиологии имени П.К. Анохина РАМН рассчитали энергозатраты 75 студентов за несколько дней до экзамена и непосредственно во время тестирования. Оказалось, что потребность в калориях повышалась по мере приближения экзаменов, и если за трое суток до дня «Х» студент тратил сверх основного обмена примерно 750 ккал, то в день экзамена — 1000—1100 ккал.
источник: rbcdaily.ru
И кому, из выше представленных авторов, верить?
За день ваш организм тратит на на работу вашего мозга примерно четверть своих сил. Теперь минутка математики.
Если вы не занимаетесь никаким спортом, то женщина в среднем сжигает 1000 калорий в день, а мужчина — 1500. Столько калорий нужно вашему организму, чтобы вы могли дышать и функицонировать.
Это значит, что мозг женщины с среднем требует 250 калорий в день, а мозг мужчины — в среднем 375 калорий.
И вот что важно: если спортсмен, в отличии от человека, который любит валяться на диване как мешок с картошкой, может потратить и 3000, и 6000 калорий, мозг всё равно больше своих 250 (для женщин) и 375 (для мужчин) не сожжет. 250 калорий (и 375 соответственно) — его лимит! Ему больше не надо и он больше не потратит.
От того, что вы будете много думать, — вы ни одной лишней калории не сожжете. Иногда слышишь от кого-то: «Ой, я так много думал, мой мозг, наверное, потратил столько калорий, схожу-ка я за шоколадкой подкрепиться». Неа, ваш мозг не сжег ни одной лишней калории, это просто вы испытали стресс от интенсивной умственной нагрузки и теперь хотите заесть его сладеньким, чтобы вам полегчало.
К сожалению, я не специалист в этой области, но мне кажется, что аргумент Джеймса Пейнтера не логичен.
Функционирование мозга – это работа. Выработка нервных импульсов и иже с ним.
Здесь мне уже сложно судить, но предполагаю, что в состоянии общего обмена(когда человек лежит, расслаблен и еще не ел) мозг «делает» меньшую работу, то есть «съедает» меньше калорий.
Ведь если мозг просто «поддерживает» жизнь, а не в панике мечется и пытается спасти своего хозяина от крокодила или помочь ему не опозориться на совещании, он должен вырабатывать меньше нервных импульсов, а следовательно, делать «меньшую» работу.
Так что тезис про строго определенное количество калорий и их лимит кажется мне сомнительным.
По личному опыту говорю, что повышенные умственные нагрузки способствуют большему сжиганию калорий. Причем, зависимость прямопропорциональная. Посмотрите на людей, которые при постоянном стрессе сбрасывают по несколько килограмм за 2-3 дня.
При одинаковом питании, без физических, но с сильными умственными нагрузками у меня вес держался точно так же, как и при сильных физических с отсутствием умственных. И очень падал при их совмещении. Мозг хорошо кушает.
И нет у него никакого лимита.
Читать ещё 3 ответа