Dla kogoś, kto nie przepada za porannym bieganiem, ale lubi rozwiązywać łamigłówki przy śniadaniu, taka możliwość byłaby idealna. Ale czy to prawda? Zapytano o to neurobiolożkę Petrę Ritter.
Fot. JeromeWare/ pixabay.com
Robert Sapolsky z Uniwersytetu Stanforda ogłosił niedawno, że w czasie gry turniejowej szachiści mogą spalać nawet 6 000 kalorii dziennie, czyli trzykrotność dziennej średniej.
– Jest to jedynie wartość wywnioskowana na podstawie częstości oddechu, ciśnienia krwi i skurczów mięśni – wyjaśnia Ritter. – Choć ilość energii spalanej przez szachistów w czasie turnieju można porównać do wartości osiąganych przez sportowców w czasie ćwiczeń, nie oznacza to, że zużywają ją w dokładnie taki sam sposób.
Jak zauważa Ritter, pomiar wydatku energetycznego z użyciem kalorymetrii pośredniej – metody stosowanej standardowo w badaniach nad fizjologią wysiłku fizycznego – wykazał, że szachiści spalali średnio 1,67 kilokalorii na minutę w czasie gry, w porównaniu do 1,53 kilokalorii na minutę spalanych w czasie odpoczynku. W praktyce oznacza to dość skromny wzrost spalania o 10%.
– Najwięcej energii pochłania aktywność wewnętrzna związana z podstawowym funkcjonowaniem. Co zaskakujące, wzrost zapotrzebowania na energię wynikający z wykonywania dodatkowych zadań, na przykład czytania, nie przekracza 5% – dodaje Ritter.
„Ciemna energia” mózgu
Okazuje się, że choć aktywność metaboliczna mózgu jest stała, ilość energii pochłanianej w związku z aktywnością wewnętrzną tego narządu pozostaje nieznana. Dlatego w tym kontekście często używa się określenia „ciemna energia”.
Wiemy natomiast, że mózg stanowi jedynie 2% masy ciała, ale odpowiada za 20% spoczynkowego zapotrzebowania organizmu na tlen. Zużywa także 3,5 ml tlenu na 100 g tkanki mózgowej – około 10 razy więcej niż w przypadku innych narządów.
Około 25% zużywanej przez siebie energii mózg przeznacza na rutynowe zadania, takie jak naprawa uszkodzeń DNA. Pozostałą energię pochłania aktywność neuronalna. Stosunek ten wydaje się być taki sam u różnych gatunków.
– Prawdą jest, że im aktywność mózgu jest mniejsza, tym mniejsze jest zużycie energii. Szacunki sugerują jednak, że osiem godzin dużego wysiłku umysłowego wymaga 100–200 dodatkowych kalorii – mówi Ritter.
Ponieważ mózg zasilany jest energią pochodzącą niemal wyłącznie ze spalania glukozy w warunkach tlenowych, wartość wychwytu glukozy jest pośrednim wskaźnikiem zapotrzebowania na energię. Używając znakowanej promieniotwórczo glukozy, badacze mogą śledzić zmiany w zużyciu tlenu przez mózg. Informacje te uzupełnia zapis aktywności neuronalnej.
– W ten sposób dowiedzieliśmy się, że dzienne zużycie energii przez mózg jest dość stabilne i wynosi około 500 kalorii – stwierdza Ritter. To zła wiadomość dla osób, które planowały schudnąć dzięki pracy umysłowej.
Mózg w trybie oszczędzania energii
Ritter wskazuje, że ciekawszym aspektem tej kwestii jest wpływ głodówki i wysiłku fizycznego na metabolizm energetyczny mózgu. W przypadku braku glukozy używane są paliwa alternatywne, takie jak ciała ketonowe, mleczan i triglicerydy średniołańcuchowe.
– Organizm adaptuje się do przewlekłego niedoboru kalorii spowalniając metabolizm, co zmniejsza zużycie energii i stres oksydacyjny. Jeśli ograniczymy spożycie kalorii o 15 %, w ciągu dwóch lat wywołamy zmniejszenie dziennego zapotrzebowania na energię, które będzie o około 80–120 kilokalorii większe niż redukcja wynikająca z samej utraty masy ciała – wyjaśnia Ritter.
W ramach finansowanego ze środków UE projektu BrainModes Ritter użyła skanów mózgów do przeprowadzenia symulacji działania mózgu, uzyskując wnioski dotyczące efektywnych strategii uczenia się.
– Wydaje się, że w czasie uczenia się mózg oszczędza duże ilości energii, wykorzystując zjawiska związane z pamięcią krótkotrwałą, takie jak engramy – mówi Ritter.
Obecnie Ritter zajmuje się nową dziedziną modelowania turbulencji, które opiera się na fizyce statystycznej, termodynamice i teorii informacji. Badaczka zamierza uzyskać w ten sposób informacje na temat różnych poziomów organizacji mózgu.
– Chcemy w spójny sposób opisać, jak energia tworzy informację, a następnie odwzorowuje ją i przekazuje dalej na różnych poziomach, od procesów komórkowych do poznawczych. Modelujemy ten proces z użyciem dynamiki turbulencji – dodaje Ritter.
Wygląda na to, że żeby schudnąć, trzeba odłożyć szachownicę i założyć trampki.
