Энергия головного мозга

Энергия головного мозга

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.

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.

Читайте также:  Прыжки на батуте для начинающих

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.

Глутаминовая кислота (глутамат) – рабочая лошадка, которая впахивает за четверых, обеспечивая работу нервной системы. В головном мозге существует целая глутаматэргическая система: более миллиона нервных клеток работают, принимая и передавая сигналы с помощью глутамата.

Это основной возбуждающий нейромедиатор, который держит нервную систему в тонусе. Он обеспечивает высшие функции Центрального компьютера – головного мозга: способность к обучению, хранение и переработка информации – память и интеллект, способность к концентрации внимания и сохранению высокой мотивации, он связывает отдельные участки центральной нервной системы, синхронизирует различные процессы, в результате чего Мозг реагирует на стимулы из внешней среды, как единое целое. Глутаминовая кислота – это аминокислота воли и разума. Подробнее о ее работе, как медиатора нервной системы читайте здесь. http://zaryad-zhizni.ru/glutaminovaya-kislota-i-mozg-1/

Энергетическая функция

Глутаминовая кислота – вещество, которое наряду с глюкозой служит источником питания для клеток головного мозга. Проникая в митохондрии – энергетические станции клетки, глутамат окисляется с помощью ферментов, превращаясь в α-кетоглутарат, который сжигается в дыхательной цепи с выходом энергии, запасаемой в виде АТФ. Эта реакция идет в присутствии пиридоксальфосфата – витамина В-6, и если недостатка глутамата в питании не бывает, то гиповитаминоз – дело обычное, в результате чего головному мозгу может тупо не хватать энергии на работу, а человек, вместо того чтобы возместить недостающий витамин, ругает себя за лень или того не лучше, считает себя неспособным к интеллектуальному труду. Хорошая мысль: во время повышенной учебной или мозговой нагрузки питаться продуктами, содержащими в больших количествах пиридоксальфосфат для обеспечения энергией работающую с высокой нагрузкой нервную систему. Это в первую очередь кедровые орехи, а также грецкие орехи и фундук, фасоль, рыба – тунец, скумбрия. Помните: мозг питается не только глюкозой, но и глутаматом, однако без витамина В-6 он не сможет переварить эту еду: зуб неймет. Так что не морите свою рабочую лошадку голодом, дайте ей питание: и это вовсе не сладкие пастилки, а орехи и жирная рыбка.

Синтетическая функция

В головном мозге глутамат является предшественником других веществ, также необходимых для его нормальной работы. С помощью фермента с мудреным названием глутаматдекарбоксилаза, он превращается в γ-аминомасляную кислоту, сокращенно называемую ГАМК. Фермент отщепляет один из кислотных хвостов, и активатор превращается в тормоз.

Природа очень мудро придумала: если глутамат – это основной возбуждающий медиатор, то ГАМК – основной тормозный, и глушит его сигналы. Реакция идет опять же в присутствии пиридоксальфосфата – витамина В — 6, куда же без него.

Большие дозы глутамата вредны для клеток нервной системы, постоянное возбуждение, в которое они приходят, может проявляться как повышенная раздражительность, немотивированная агрессивность, навязчивые мысли, навязчивые внутренние диалоги, а также судороги. В нормальных условиях все эти неприятности убирает ГАМК, но чтобы произошел волшебный процесс превращения, необходима добрая фея – витамин В-6. Так что если вы внезапно заметили, что мир ополчился против вас, есть смысл погрызть кедровые орешки, возможно, мир станет к вам гораздо дружелюбнее.

Читайте также:  Агент 007 первая часть

Дальнейшие превращения ГАМК идут в митохондриях в присутствии кислорода и обеспечивают энергией нервные клетки.

Под действием фермента трансаминазы ГАМК претерпевает волшебное превращение: фермент отсекает аминную голову и вместо нее приставляет кислород, так получается янтарный полуальдегид.

Янтарный полуальдегид вступает в дыхательную цепь, улучшая утилизацию энергетических полуфабрикатов: пировиноградной кислоты (пирувата), яблочной кислоты (малата), молочной кислоты (лактата), глутаминовой кислоты и жирных кислот. Таким образом клетка освобождается от кислых продуктов, которые накапливаются в ней при интенсивной работе и недостатка кислорода и могут послужить причиной ее гибели.

Янтарный полуальдегид способен окисляться далее до янтарной кислоты (сукцината).

Сукцинат является мощным источниками энергии для нервных клеток. В условиях гипоксии (недостатка кислорода) дыхательные процессы в митохондриях переключаются на его утилизацию, вырабатывая необходимую клетке энергию в виде АТФ.

Любая чрезмерная нагрузка на организм: интенсивная работа, как физическая, так и умственная, заболевания, травмы, стрессы вызывает дополнительную потребность мозга в кислороде, возникает относительная гипоксия, т.е. для интенсивной нагрузки кислорода не хватает, и мозг начинает получать энергию через т.н. аминобутиратный шунт.

Название он получил по второму, номенклатурному наименованию ГАМК – γ-аминобутират.

Глутаминовая кислота перегоняется на ГАМК, а та в митохондриях через янтарный полуальдегид превращается в сукцинат, который дает дополнительную энергию. В условиях стресса, которым является любая интенсивная работа, потребность мозга в глутамате резко возрастает, и его достаточное количество оказывает антистрессорное действие, позволяя организму выдерживать нагрузки.

Глутаминовая кислота участвует в синтезе другого нейромедиатора – ацетилхолина через захват аммиака и превращение в глутамин. Из глутамата через глутатион образуются регуляторные пептиды мозга. Замыкаясь в циклическую форму – пироглутамат, он участвует в синтезе нейропептидов:

  • люлиберина – гормона, стимулирующего выработку женских половых гормонов,
  • тиролиберина – стумулирующего выработку гормонов щитовидной железы,
  • нейротензина – гормоноподобного вещества, снижающего артериальное давление, регулирующего уровень сахара в крови и стимулирующего выработку веществ, которые в свою очередь заставляют яичники вырабатывать женские половые гормоны,
  • бомбезина – гормоноподобного вещества, повышающего артериальное давление, стимулирующего выработку желудком и поджелудочной железы пищеварительных соков.

Антитоксическая функция

В процессе работы в нервных клетках накапливается аммиак – ядовитое вещество, способное вызвать гибель нейронов, поэтому его необходимо срочно обезвредить. В роли МЧС выступает глутамат, который связывая аммиак, превращается в глутамин, а тот с током крови переносится в печень, где отщепляет аммиак. Процесс обезвреживания аммиака идет с затратой энергии.

Глутамат + NH3 + АТФ → Глутамин + АДФ + Н3Р04.

Накопление глутамина в клетках нейроглии приводит к повышению в них осмотического давления, набуханию астроцитов и в больших количествах может вызвать отек мозга.

Снижение концентрации глутамата в центральной нервной системе нарушает аминокислотный обмен и тормозит синтез необходимых для работы нейромедиаторов и нейропептидов, что нарушает проведение нервного импульса по нейронам. В обычных условиях люди потребляют достаточное количество глутамата с пищей, и дефицит этой аминокислоты – редкое явление, однако он может возникнуть в связи с экстремальными условиями: высокая или низкая температура окружающей среды, болезни, травмы, интенсивные физические или умственные нагрузки.

Читайте также:  Большая грудь на работе

Количество энергии, которую потребляет мозг — всего 10 Ватт.

Человек — уникальная самопознающая «система», снабженная многофункциональными автоматическими комплексными структурами, которые обеспечивают и поддерживают ее жизнеспособность в пределах заданных параметров. За ее слаженную работу отвечает самый таинственный и сложный орган человека – мозг.

PanARMENIAN.Net — Человек привык пользоваться «услугами» своего мозга, не обращая внимания на сложность этого «объекта», до его первых сбоев.

Итак, мозг. Его рецепт предельно прост: это 78% воды, 15% жира, а остальное — белки, гидрат калия и соль. Однако в нашей Вселенной нет ничего более сложного из того, что мы знаем и что сопоставимо с мозгом вообще.

Мозг составляет всего 2% тела, но потребляет 17% энергии тела и 20% кислорода. Половина наших генов описывает комплексную структуру мозга, в то время, как вторая половина описывает организацию остальных 95% тела.

Количество энергии, которую потребляет мозг — всего 10 Ватт. Лучшие из умов во время активной мыслительной деятельности потребляют, к примеру, 30 Ватт, в то время как суперкомпьютеру нужны мегаватты. Суперкомпьютеры потребляют энергию, сравнимую с электрификацией небольшого города. За один день мозг человека генерирует больше электрических импульсов, чем все телефонные системы мира.

В 2014 году все компьютеры мира сравнялись по производительности с одним человеческим мозгом. А в 2015 году четвертый по мощности суперкомпьютер в мире в течение 40 минут сымитировал только одну секунду активности мозга человека.

Два полушария мозга функционируют одновременно. Левое полушарие отвечает за аналитические и математические способности, правая – за мыслительные, творческие, визуальные. Правое обеспечивает работу левой половины тела, левое – правой.

Память мозга может вместить число байт, выражающееся числом с 8432 нулями. По приблизительным оценкам ученых, это около 1000 терабайт. Для сравнения: Национальный британский архив, в котором хранится история последних девяти веков, занимает всего 70 терабайт.

В нашем мозгу 100.000 километров кровеносных сосудов. Мозг также состоит из 100 миллиардов нейронов — столько звезд в нашей галактике. Он включает в себя более 100 триллионов нейронных связей (синапсов).

Новые нейронные связи в мозгу формируются каждый раз, когда происходит процесс запоминания. То есть, когда человек познает что-то новое, структура мозга меняется.

Размер и масса мозга не влияют на интеллектуальные способности человека. Например, мозг Эйнштейна весил 1 кг 230 гр, что меньше, чем средний вес мозга человека — 1 кг 400 гр.

Мужской мозг на 10 процентов больше женского, однако, в женском головном мозге находятся больше нервных клеток и связей, что обеспечивает его большую эффективность и скорость. В среднем, женщины перерабатывают информацию более эмоционально, задействуя правое полушарие, а мужчины – левую «логическую» часть мозга.

При пробуждении мозг создает электрическое поле в 23 ватта, что является достаточным, чтобы зажечь лампочку.

Ночью мозг не прекращает свою работу во время сна, наоборот он с большей активностью обрабатывает всю поступившую за день информацию. Ученым пока не понятно, что происходит с ним во время сна. Согласно одной теории, во сне информация обрабатывается, согласно другой – обнуляется.

Еще один интересный факт — мозг не чувствует боли, так как в нем отсутствуют болевые рецепторы. Когда «болит голова» — боль ощущает не сам мозг, а прилегающие к нему ткани.

Развитие мозга не останавливается с возрастом. Однако для поддержания его трудоспособности необходимо постоянно его тренировать интеллектуальными нагрузками.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector