Головной мозг потребляет больше энергии чем мышцы

12.11.2015 Головной мозг потребляет больше энергии чем мышцы

Ю. Нестерова

Источник: http://www.scientificamerican.com/article/thinking-hard-calories/

В отличие от физических упражнений, воркаут для головного мозга вряд ли требует повышенных затрат энергии. Однако уверенность в том, что наш мозг истощен активной работой, тем не менее, может вызвать чувство усталости.

Обновлено 04.07.2019 17:07

С октября по июнь они выползают из аудиторий, классов и физкультурных залов, их глаза щурятся от солнечного света, а пальцы нашаривают кнопку включения сотовых телефонов, молчавших на протяжении четырех часов подряд. Одни из них подносят руку ко лбу, словно пытаясь унять головную боль.

Другие  замирают перед входом на стоянку, не в силах решить, куда им двигаться дальше. Они полностью истощены, но не из-за напряженной физической деятельности. Скорее всего, эти школьники только что сдали SAT (Scholastic Aptitude Test).

«Я крепко заснула, как только вернулась домой», — рассказывает Ikra Ahmad, которая давала интервью для статьи про «SAT-похмелье», опубликованной в блоге The Local газеты New York Times.

Временное истощение умственной деятельности является реально существующим и распространенным явлением. Важно отметить, что оно отличается от синдрома хронической усталости, ассоциирующегося с регулярными нарушениями сна и некоторыми медицинскими расстройствами.

Умственная усталость ощущается ежедневно, на подсознательном уровне. Естественно, что напряженная мыслительная деятельность и повышенная концентрация требуют больше энергии, чем обычная работа мозга.

Так же, как энергичные физические упражнения приводят к утомлению наших тел, интеллектуальное напряжение должно опустошать разум.

Но по данным последних научных исследований, популярный взгляд на понятие умственного истощения является слишком упрощенным. Мозг постоянно поглощает энергию в огромных для органа такого размера количествах, независимо от того, берем ли мы интегралы или кликаем еженедельный топ-10 забавных фотографий котиков.

И хотя активизация нейронов требует повышенного поступления крови, кислорода и глюкозы, локальные всплески потребления энергии — мелочь по сравнению с естественной прожорливостью самого мозга.

То есть, в большинстве случаев короткие периоды дополнительных умственных усилий требуют лишь небольшого увеличения мощности головного мозга по сравнению с его обычным состоянием, не более того. Однако в большинстве лабораторных экспериментов состояние добровольцев не подвергалось оценке после многочасовых упражнений в умственной акробатике.

Но что-то должно объяснять чувство умственного истощения, даже если физиология этого процесса отличается от механизма накопления физической усталости. Проще всего считать, что наши мозги расходуют так много сил, что этого достаточно, чтобы сделать нас вялыми.

Мощность головного мозга

Несмотря на то, что вес головного мозга взрослого человека в среднем составляет около 1,4 кг, то есть только 2% от общей массы тела, на него приходится 20% от общего уровня метаболизма в состоянии покоя (RMR, resting metabolic rate), то есть от общего количества энергии, которое наше тело расходует за один очень «ленивый» день без особой активности. RMR варьируется от человека к человеку и зависит от возраста, пола, физических параметров и состояния здоровья. Предположим, что в среднем RMR составляет 1300 килокалорий, тогда мозг потребляет 260 килокалорий только для того, чтобы содержать себя. Это 10,8 килокалорий в час или 0,18 килокалорий в минуту. (Для сравнения см. таблицу Гарвардской медицинской школы по потреблению калорий во время разных видов деятельности). Минимальные математические расчеты позволяют преобразовать это число в меру мощности:

  • Уровень метаболизма (RMR): 1300 килокалорий, или ккал, в виде питания
  • 1300 ккал за 24 часа = 54,16 ккал в час = 15,04 кал в секунду
  • 15,04 калорий в секунду = 69,23 Дж/сек = около 63 Ватт
  • 20 процентов от 63 Ватт = 12,6 Ватт.

Таким образом, для работы типичного мозга взрослого человека требуется 12 Вт — это примерно пятая часть мощности, которая требуется для работы стандартной 60-ваттной лампочки.

На фоне других органов мозг кажется прожорливым; но он удивительно эффективен по сравнению с созданными людьми электронными устройствами.

IBM «Ватсон», суперкомпьютер, который выиграл телевикторину Jeopardy!, зависит от девяноста серверов IBM Power 750, каждый из которых потребляет около тысячи Вт.

Энергия подается в мозг по кровеносным сосудам в виде глюкозы, которая транспортируется через гематоэнцефалический барьер и используется для производства аденозинтрифосфата (АТФ), основной энергетической валюты внутри клеток, получаемой химическим путем.

Эксперименты как на животных, так и на людях показали, что, когда активизируются нейроны в определенном участке головного мозга, местные капилляры расширяются, чтобы доставить туда больше, чем обычно, крови с дополнительной глюкозой и кислородом.

Эта реакция делает возможной нейровизуализацию процесса: функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) основана на уникальных магнитных свойствах крови, текущей по сосудам по направлению к и от активированных нейронов.

Исследования подтвердили, что расширившиеся кровеносные сосуды обеспечивают приток дополнительной глюкозы, которую жадно поглощают клетки мозга.

Головной мозг потребляет больше энергии чем мышцы

В Ливерпульском университете им. Джона Мурса добровольцы проходили два варианта теста Струпа (Stroop task), в котором требовалось определить цвет чернил отпечатанного на принтере слова, не читая само слово.

В одном из вариантов цвет слова и его значение совпадали: «синий» было напечатано синими чернилами; в более сложном варианте предлагалось слово «синий», напечатанное зеленой или красной краской.

У добровольцев, выполнявших более сложную задачу, уровень глюкозы в крови снижался сильнее, что было интерпретировано исследователями, в результате повышенных умственных усилий.

Некоторые исследования показали, что люди, плохо решающие определенные задачи, прилагают больше умственных усилий и тратят больше глюкозы, а, с другой стороны, чем более вы профессиональны в данной области, тем более эффективен ваш мозг и тем меньше глюкозы ему требуется. Осложняет ситуацию то, что, по крайней мере, одно исследование утверждает, что, напротив, более «продвинутый» мозг требует больше энергии.

Не просто углеводы

Неудовлетворительные и неоднозначные выводы исследований роли глюкозы подчеркивают, что потребление энергии в головном мозге — это не просто вопрос приложения умственных усилий, высасывающих из организма доступную энергию.

Клод Мессье (Claude Messier) из Университета Оттавы проанализировал множество подобных исследований. Они не смогли убедить его в том, что выполнение какой-либо когнитивной задачи меняет уровень глюкозы в головном мозге или в крови.

Теоретически, да, решение более сложной умственной задачи требует большей энергии, так как при этом развивается большая нейронная активность, — объясняет он. — Но когда люди решают одну задачку, вы не увидите существенного увеличения потребления глюкозы на значимый процент от общего уровня.

Базовый уровень сам по себе требует много энергии — даже в фазе медленного сна с минимальной мозговой деятельностью базовый уровень потребления глюкозы остается довольно высоким». Большинству органов не требуется много энергии для поддержания своего «домашнего хозяйства» в базовом состоянии.

Но мозг должен поддерживать в активном состоянии определенные концентрации заряженных частиц для прохождения через мембраны миллиардов нейронов, даже когда они не находятся в возбужденном состоянии.

А так как такая поддержка требуется постоянно и обходится мозгу дорого, у него, как правило, находится энергия, необходимая для выполнения небольших дополнительных работ.

Авторы других обзоров пришли к аналогичным выводам. Роберт Курцбан (Robert Kurzban) из Университета Пенсильвании указывает на исследования, демонстрирующие, что умеренные физические нагрузки улучшают способность людей к концентрации.

В одном из исследований, например, дети, которые ходили в течение 20 минут на беговой дорожке, показали лучшие результаты в тесте на академическую успеваемость, чем дети, которые спокойно читали перед экзаменом.

Если бы умственные усилия и способности напрямую зависели бы от уровня доступной глюкозы, то дети, которые активно двигались и при этом сожгли больше энергии, должны были бы показать худшие результаты, чем их сверстники, находившиеся в состоянии покоя.

Зависимость потребления энергии от степени сложности поставленных умственных задач «проявляется слабо и, видимо, зависит от индивидуальных различий в прилагаемых усилиях, степени вовлеченности и имеющихся ресурсов, которые могут быть связаны с такими переменными, как возраст, личные характеристики и обмен глюкозы», — пишет Ли Гибсон (Leigh Gibson) из Университета Роухэмптон в обзоре, посвященном углеводам и умственной деятельности.

И Гибсон, и Мессье приходят к выводу, что когда человек имеет проблемы с поддержанием уровня глюкозы в пределах нормы или ограничивает себя в еде на протяжении длительного времени (например, постится), сладкий напиток или пища могут улучшать производительность мозга при решении определенных задач на память. Но у большинства людей организм с легкостью предоставляет ту небольшую добавку глюкозы, в которой нуждается мозг в ходе приложения дополнительных умственных усилий.

Тело и разум

Если сложные когнитивные задачи требуют лишь небольшого увеличения объемов топлива для мозга, чем его обычное состояние, то как объяснить ощущение умственного истощения после сдачи SAT или аналогичного изнурительного умственного марафона? Как вариант, поддержание непрерывного состояния сосредоточения или навигация в заданном интеллектуальном пространстве на протяжении нескольких часов действительно сжигает достаточно энергии, чтобы оставалось чувство опустошения. Однако исследователи не подтвердили данную версию, потому что просто не пробовали создавать достаточно жесткие условия для своих добровольцев. В большинстве экспериментов участники выполняют единственную задачу умеренной сложности, причем время выполнения редко превышает один-два часа. «Может быть, если мы загрузим их больше и заставим людей делать те вещи, которые у них плохо получаются, мы получим более точные результаты», — считает Мессье.

Читайте также:  Редкие возбудители аллергии - алкоголь, кашемир, золото, трюфели

Похоже, что утомление с гораздо большей вероятностью наступает в результате продолжительного умственного усилия, которое мы прилагаем, не рассчитывая на удовольствие — например, обязательный SAT — особенно, если мы ожидаем, что испытание истощит наш мозг. Если мы думаем, что экзамен или задание будут трудными, так оно часто и случается.

Исследования показали, что нечто подобное происходит, когда люди занимаются спортом: в значительной мере физическое истощение — в наших головах.

В соответствующих исследованиях добровольцы, которые занимались на велотренажере после прохождения 90-минутного компьютерного теста на концентрацию внимания, бросали педали от истощения раньше, чем участники эксперимента, которые перед физическими нагрузками смотрели эмоционально нейтральные документальные фильмы.

И хотя тесты на внимание потребляли не намного больше энергии, чем просмотр фильмов, добровольцы сообщали, что чувствуют себя менее энергичными. Это чувство было достаточно сильным, чтобы уменьшить их физическую работоспособность.

В конкретном случае с SAT есть кое-что, выходящее за пределы чистого умственного усилия и, вероятно, вносящее свой вклад в пост-экзаменационный ступор — стресс. В конце концов, мозг работает не в вакууме. Другие органы тоже сжигают энергию.

Сдача экзамена, который определяет, где человек проведет следующие четыре года, сама по себе является достаточно нервирующим событием, чтобы запустить в кровь гормоны стресса, которые вызывают потливость, повышают частоту сердечных сокращений, заставляют вертеться и принимать неудобные позы.

SAT и другие подобные испытания не только изнурительны психически — они также приводят к физическому истощению.

Согласно небольшому, но показательному исследованию, незначительные по уровню стресса интеллектуальные задачи тоже меняют наше эмоциональное состояние и поведение, даже если они практически не влияют на метаболизм головного мозга.

Четырнадцать студенток Канадского колледжа во время подведения итогов пройденного теста или сидели без дела, или проходили серию компьютерных тестов на внимание и память — за 45 минут до пиршества в формате «шведский стол». Студенты, которые упражняли свой головной мозг, угостились на 200 килокалорий больше, чем студенты, которые перед этим расслаблялись.

Уровень глюкозы в крови у проходивших тесты студентов также колебался больше, чем у студентов, которые сидели просто так — какую-либо последовательность колебаний выявить не удалось.

Однако и уровень гормона стресса кортизола был значительно выше у студентов, чьи мозги были заняты, как и частота их сердечных сокращений, артериальное давление и самооценка уровня тревожности. Весьма вероятно, что эти студенты ели больше не потому, что их изнуренный мозг нуждался в дополнительном топливе; скорее, они просто заедали стресс едой.

Мессье предложил следующее объяснение повседневным приступам умственной усталости: «Моя основная гипотеза состоит в том, что головной мозг — это ленивый дурак, — говорит он. — Ему тяжело фокусироваться на чем-то одном на протяжении достаточно длительного времени.

Возможно, что поддержание состояния концентрации приводит к определенным изменениям в головном мозге, которые заставляют его избегать подобных состояний. Это, может быть, своего рода, таймер, который говорит: “Ок, теперь ты это сделал”.

Может быть, мозгу просто не нравится работать так тяжело и так долго».

Jabr F. Does Thinking Really Hard Burn More Calories? Scientific American. July 18, 2012. URL: http://www.scientificamerican.com/article/thinking-hard-calories/

Источник: https://fitness-pro.ru/biblioteka/deystvitelno-li-myslitelnyy-protsess-szhigaet-bolshe-kaloriy.html

Сколько калорий сжигает мозг и как это рассчитать?

Головной мозг потребляет больше энергии чем мышцы

Фото:
TheQuestion.ru

  • МИХАИЛ ЛЯЛИН
  • специалист
  • 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.

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.

Читать ещё •••

Видео дня. Бесконтактная доставка таксой рассмешила Сеть

Источник: https://weekend.rambler.ru/read/38910641-skolko-kaloriy-szhigaet-mozg-i-kak-eto-rasschitat/

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?

Головной мозг потребляет больше энергии чем мышцы

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.

Читайте также:  Реабилитация после инсульта в домашних условиях если больной не говорит, плохо ходит, не глотает

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.

Источник: https://Hi-News.ru/eto-interesno/skolko-energii-nuzhno-mozgu-dlya-raboty.html

Сколько калорий тратит мозг, мышцы и прочие ткани и органы

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

Источник: https://katetsport.ru/pitanie/skolko-kaloriy-tratit/

Они тоже «едят»: сколько энергии потребляет мозг, мышцы, жир и другие органы человека

Человек употребляет еду не только для удовольствия.

Пища переваривается в организме и расщепляется до конечных элементов (глюкозы, аминокислот, жирных кислот, воды) и энергии. Куда же идет эта энергия?

Органы и системы организма имеют разные аппетиты: какие-то органы тратят много калорий, другие – скромно довольствуются минимумом энергии.

Мозг

Всем известно, что мозг – самый энергозатратный орган нашего тела.

Мозг не так уж много тратит!

В состоянии покоя орган тратит примерно 240 калорий на 1 кг массы в сутки. Не густо, правда? Средний вес человеческого мозга – 1300 грамм, и потребляет он примерно 300 калорий в сутки.

Однако, при активной умственной деятельности энергозатраты мозга возрастают в 2-3 раза! Так вот где собака зарыта! Оказывается, худеть можно и при помощи головы.

Рекомендую: «Ты почти не изменилась, кроме щек» – как стыдное замечание коллеги заставило меня начать худеть

Мышцы

В состоянии покоя мышечная ткань потребляет примерно 13 калорий в сутки на 1 кг веса мышц. Естественно, при движении мускулы используют гораздо больше энергии, однако и в спокойном состоянии они «кушают» нормально.

Для примера, женщина весом 60 килограммов имеет около 22 килограммов мышц.

Эти мускулы потребляют около 300 калорий в сутки при условии, что она будет целый день лежать на диване и смотреть телевизор!Мышцы тратят много энергии

Жир

Удивительно, но наше энергетическое депо тоже требует энергию на свое ежедневное «содержание».

Мало кто знает, что жировая ткань обладает гормональной активностью, поэтому и требуют энергозатрат от организма. 1 килограмм жировой ткани тратит примерно 4,5 калории в сутки!

Например, женщина нормального телосложения весом в 60 килограммов имеет 17 килограммов жировой ткани. Весь этот жир тратит 77 калорий за весь день.

Только сравните эти цифры с энергопотреблением мышц! Именно поэтому организм человека стремится заменить мышцы жиром, так как жир проще «обслуживать».

Жира много, а тратит он мало!

Сердце

Наш моторчик, сердце, тратит около 400 калорий на 1 кг в сутки.

Сердце среднестатистической женщины весит примерно 240 грамм и тратит за 24 часа около 100 калорий при условии, что она все это время лежала.

Другие органы

  1. Почки тратят около 120 калорий в сутки;
  2. Печень – 320 калорий;
  3. Легкие – 170 калорий.

Ну вот и все на сегодня! А вы знали, сколько тратят на жизнедеятельности органы человека?

  • Рекомендую:
  • Что есть на ужин, чтобы сбросить вес? 5 примеров полезных ужинов для похудения
  • Жевать жвачку и худеть: реально или нет?
  • Если понравилась статья, ставьте лайк и подписывайтесь, будет интересно!

Источник: https://zen.yandex.by/media/id/5db4320e1e8e3f00b0a5d867/oni-toje-ediat-skolko-energii-potrebliaet-mozg-myshcy-jir-i-drugie-organy-cheloveka-5e130c1b6f5f6f00ae02a0fe?feed_exp=ordinary_feed&from=channel&rid=3442318473.527.1580007814191.67274&integration=publishers_platform_yandex

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.

Читайте также:  Ревматоидный артрит: симптомы, диагностика, лечение заболевания суставов

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

Источник: https://TheQuestion.ru/questions/2677/skolko_kalorii_szhigaet_mozg_i_kak_eto_e7abe6ad

Сколько калорий потребляет мозг? Можно ли повысить потребление умственной работой?

Судя по всему, мозг потребляет примерно одинаковое количество калорий вне зависимости от напряженности своей работы. В отличие от физических упражнений, тренировки мозга не приводят к повышению потребления им калорий – к такому выводу пришли ученые. Но почему тогда мы испытываем усталость после сложного теста? Поможет ли сахар улучшить работу мозга? А физическая активность?

Тренировки для головного мозга вряд ли требуют повышенных затрат энергии. Однако уверенность в том, что мозг истощен активной работой, тем не менее, может вызвать чувство усталости.

Усталость от напряженной работы мозга

И тем не менее: вспомните себя после напряженного экзамена… К примеру американские школьники чувствуют себя полностью истощенными после сдали теста SAT (Scholastic Aptitude Test). «Я крепко заснула, как только вернулась домой», – рассказывает Ikra Ahmad, которая давала интервью для статьи про «SAT-похмелье», опубликованной в блоге The Local газеты New York Times.

Временное истощение умственной деятельности является реально существующим и распространенным явлением. Важно отметить, что оно отличается от синдрома хронической усталости, ассоциирующегося с регулярными нарушениями сна и некоторыми медицинскими расстройствами.

Умственная усталость ощущается ежедневно, на подсознательном уровне. Естественно, что напряженная мыслительная деятельность и повышенная концентрация требуют больше энергии, чем обычная работа мозга.

Так же, как энергичные физические упражнения приводят к утомлению наших тел, интеллектуальное напряжение по идее должно опустошать разум.

Мозг потребляет одинаковое количество энергии: и при решении интегралов, и при просмотре фото котиков

Но по данным последних научных исследований, популярный взгляд на понятие умственного истощения является слишком упрощенным. Мозг постоянно поглощает энергию в огромных для органа такого размера количествах, независимо от того, берем ли мы интегралы или кликаем еженедельный топ-10 забавных фотографий котиков.

И хотя активизация нейронов требует повышенного поступления крови, кислорода и глюкозы, локальные всплески потребления энергии – мелочь по сравнению с естественной прожорливостью самого мозга.

Мозг весьма прожорливый орган, причем, уровень прожорливости не сильно зависит от того, что вы делаете: решаете сложную задачу, смотрите захватывающий фильм или даже спите.

То есть, в большинстве случаев короткие периоды дополнительных умственных усилий требуют лишь небольшого увеличения мощности головного мозга по сравнению с его обычным состоянием, не более того.

Однако в большинстве лабораторных экспериментов состояние добровольцев не подвергалось оценке после многочасовых упражнений в умственной акробатике.

Но что-то должно объяснять чувство умственного истощения, даже если физиология этого процесса отличается от механизма накопления физической усталости.

Проще всего считать, что наши мозги расходуют так много сил, что этого достаточно, чтобы сделать нас вялыми.

Мощность головного мозга – около 12 ватт

Несмотря на то, что вес головного мозга взрослого человека в среднем составляет около 1,4 кг, то есть только 2% от общей массы тела, на него приходится 20% от общего уровня метаболизма в состоянии покоя (RMR, resting metabolic rate), то есть от общего количества энергии, которое наше тело расходует за один очень «ленивый» день без особой активности.

RMR варьируется от человека к человеку и зависит от возраста, пола, физических параметров и состояния здоровья. Предположим, что в среднем RMR составляет 1300 ккал, тогда мозг потребляет 260 ккал только для того, чтобы содержать себя. Получается, что мозг потребляет 10,8 ккал в час.

Минимальные математические расчеты позволяют преобразовать это число в меру мощности:

Если за основу взять уровень метаболизма среднего человека (RMR): 1300 ккал,1300 ккал за 24 часа = 54,16 ккал в час = 15,04 кал в секунду15,04 калорий в секунду = 69,23 Дж/сек = около 63 Ватт

20% (доля мозга) от 63 Ватт = 12,6 Ватт.

Таким образом, для работы типичного мозга взрослого человека требуется 12 Вт – примерно столько энергии нужно для работы одной энергосберегающей лампочки.

Мощность работы мозга – около 12 ватт, как у энергосберегающей лампочки.

Мозг эффективнее суперкомпьютера

На фоне других органов мозг кажется прожорливым; но он удивительно эффективен по сравнению с созданными людьми электронными устройствами. IBM Watson, суперкомпьютер, который выиграл телевикторину Jeopardy!, состоит из 90 серверов IBM Power 750, каждый из которых потребляет около 1000 Вт. При этом этому компьютеру еще довольно далеко до вычислительной скорости человеческого мозга.

Энергия подается в мозг по кровеносным сосудам в виде глюкозы, которая транспортируется через гематоэнцефалический барьер и используется для производства аденозинтрифосфата (АТФ), основной энергетической валюты внутри клеток, получаемой химическим путем.

Эксперименты как на животных, так и на людях показали, что, когда активизируются нейроны в определенном участке головного мозга, местные капилляры расширяются, чтобы доставить туда больше, чем обычно, крови с дополнительной глюкозой и кислородом. Эта реакция делает возможной нейровизуализацию процесса: функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) основана на уникальных магнитных свойствах крови, текущей по сосудам по направлению к и от активированных нейронов.

Пример визуализации активности мозга при движении правым (2 верхних фото) и левым (2 нижних) указательными пальцами:

Исследования подтвердили, что расширившиеся кровеносные сосуды обеспечивают приток дополнительной глюкозы, которую жадно поглощают клетки мозга.

Глюкоза улучшает работу мозга?

Следуя логике полученных выводов, ученые выдвинули следующую теорию: если активизация нейронов требует дополнительного поступления глюкозы, то особенно сложные головоломки должны понижать уровень глюкозы в крови, а кроме того, продукты, богатые углеводами, должны повышать производительность решения таких задач. И хотя немало исследований подтвердили эти предположения, в целом полученные результаты разнятся и в большинстве случаев изменения уровня глюкозы колеблются в диапазоне от незначительных до небольших.

В исследовании Нортумбрийского университета, например, добровольцы, которые выполняли серию вербальных и числовых заданий показали большее падение уровня глюкозы в крови, чем люди, которые просто нажимали на клавиши. В том же исследовании сладкий напиток повышал производительность при выполнении одной из задач, но не влиял на остальные.

В Ливерпульском университете им. Джона Мурса добровольцы проходили 2 варианта теста Струпа (Stroop task), в котором требовалось определить цвет чернил отпечатанного на принтере слова, не читая само слово.

  • В одном из вариантов цвет слова и его значение совпадали: «синий» было напечатано синими чернилами; в более сложном варианте предлагалось слово «синий», напечатанное зеленой или красной краской.
  • У добровольцев, выполнявших более сложную задачу, уровень глюкозы в крови снижался сильнее, что было интерпретировано исследователями, в результате повышенных умственных усилий.
  • Некоторые исследования показали, что люди, плохо решающие определенные задачи, прилагают больше умственных усилий и тратят больше глюкозы, а, с другой стороны, чем более вы профессиональны в данной области, тем более эффективен ваш мозг и тем меньше глюкозы ему требуется.
  • Осложняет ситуацию то, что, по крайней мере, одно исследование утверждает, что, напротив, более «продвинутый» мозг требует больше энергии.

Затраты на работу мозга: не просто глюкоза

Неудовлетворительные и неоднозначные выводы исследований роли глюкозы подчеркивают, что потребление энергии в головном мозге – это не просто вопрос приложения умственных усилий, высасывающих из организма доступную энергию.

Клод Мессье (Claude Messier) из Университета Оттавы проанализировал множество подобных исследований. Они не смогли убедить его в том, что выполнение какой-либо когнитивной задачи меняет уровень глюкозы в головном мозге или в крови.

Теоретически, да, решение более сложной умственной задачи требует большей энергии, так как при этом развивается большая нейронная активность, – объясняет он.

– Но когда люди решают одну задачку, вы не увидите существенного увеличения потребления глюкозы на значимый процент от общего уровня.

Базовый уровень работы мозга сам по себе требует много энергии – даже в фазе медленного сна с минимальной мозговой деятельностью базовый уровень потребления глюкозы остается довольно высоким».

Большинству органов не требуется много энергии для поддержания своего «домашнего хозяйства» в базовом состоянии.

Но мозг должен поддерживать в активном состоянии определенные концентрации заряженных частиц для прохождения через мембраны миллиардов нейронов, даже когда они не находятся в возбужденном состоянии.

А так как такая поддержка требуется постоянно и обходится мозгу дорого, у него, как правило, находится энергия, необходимая для выполнения небольших дополнительных работ.

Умеренные физнагрузки повышают способность к концентрации

Авторы других обзоров пришли к аналогичным выводам. Роберт Курцбан (Robert Kurzban) из Университета Пенсильвании указывает на исследования, демонстрирующие, что умеренные физические нагрузки улучшают способность людей к концентрации.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5bd8356e31b76600ad7f38b8/5ce5038cc4a8c101ade8323e

Ссылка на основную публикацию