MIKHAIL LYALIN

spesialis

Otak manusia, bahkan dalam keadaan istirahat dan tidur relatif, mengkonsumsi energi dalam jumlah yang luar biasa besar - 16 kali lebih banyak daripada jaringan otot (dihitung per satuan massa).

Otak, yang memiliki massa tidak lebih dari 1,5-2% berat badan, mengkonsumsi 25% dari seluruh energi. Pada saat yang sama, salah satu operasi yang paling memakan energi adalah konsentrasi. Seseorang tidak dapat mempertahankan perhatian terus-menerus tingkat tinggi lebih dari 20-25 menit, karena selama waktu ini otak akan “memakan” glukosa sebanyak yang tidak dimakan pada hari istirahat relatif. Jadi tugas untuk mendapatkan perhatian dan reaksi, dan bahkan dalam situasi tekanan waktu, dapat menghabiskan semua energi,” kata kandidat tersebut kepada harian RBC. ilmu biologi karyawan Institut Bedah Saraf dari Akademi Ilmu Kedokteran Rusia Igor Lalayants.

Kebutuhan energi hanya berkurang pada saat tidur, karena... Sinkronisasi belahan kiri dan kanan meningkat dan otak tidak perlu membuang energi untuk “mengkoordinasikan” pekerjaannya. Neuron juga mengurangi konsumsi energi seiring bertambahnya usia, yang memperlambat sintesis molekul protein dan, akibatnya, menurunkan kemampuan mengingat. Pada orang dewasa, bagian metabolisme otak dari total kebutuhan energi tubuh adalah 9% saat tidur dan 20-25% selama kerja intelektual yang intens, yang jauh lebih banyak dibandingkan primata lain (8-10%), belum lagi mamalia lain (3-5%).

Jadi, hanya untuk mempertahankan seperlunya saja fungsi vital, penularan sinyal saraf dan pemutaran operasi dasar Rata-rata otak manusia membutuhkan sekitar 400-500 kkal.

Menurut perkiraan paling konservatif, pengeluaran energi otak masuk keadaan aktif lebih dari dua kali lipat. “Bagian otak yang paling banyak mengalami stres mengonsumsi energi paling banyak. Oleh karena itu, ketika menyelesaikan tes dan teka-teki multi-bagian, yang melibatkan semua jenis pemikiran secara bergantian, konsumsi energi meningkat tajam.

Anda harus mengeluarkan lebih banyak kalori untuk tugas-tugas yang tidak biasa. Jadi, jika Anda memaksa seorang mahasiswa humaniora untuk memecahkan masalah geometri, konsumsi energi otaknya akan meningkat secara signifikan. Namun, tidak semua orang bisa mencapai titik kelelahan fisik dengan latihan mental. Biasanya, ilmuwan, matematikawan, dan pemain catur bereaksi seperti itu terhadap kerja mental,” jelas kandidat senior ilmu biologi. peneliti Institut Biologi Perkembangan RAS Alexander Revishchin.

Selain itu, karya intelektual tentunya dibarengi dengan aktivasi sistem saraf dan di bawah pengaruh pengalaman emosional biaya energi meningkat 10-20%. Dan beban intelektual yang luar biasa besar, ditambah dengan stres yang menyertai ujian atau ujian apa pun, menurut Akademi Ilmu Kedokteran Rusia, meningkatkan konsumsi energi tubuh sebesar 30-40%.

Jadi, para ilmuwan dari lembaga penelitian fisiologi biasa dinamai P.K. Anokhin RAMS menghitung konsumsi energi 75 siswa beberapa hari sebelum ujian dan langsung selama ujian. Ternyata kebutuhan kalori meningkat seiring dengan semakin dekatnya ujian, dan jika tiga hari sebelum hari “X” siswa menghabiskan kurang lebih 750 kkal melebihi metabolisme basal, maka pada hari ujian - 1000-1100 kkal.

Postingan kali ini membahas tentang berapa banyak kalori yang dibutuhkan otak dan berapa banyak untuk otot, bagaimana metabolisme basal dihitung dan bagaimana menentukan pengeluaran energi untuk aktivitas tertentu. Mari kita simak beberapa penelitian dan fakta yang didapat.

Saya akan mulai tanpa banyak basa-basi atau keributan, tapi langsung ke penelitian, tanda dan fakta :)

Yang dimaksud dengan “Lainnya” meliputi tulang, kulit, usus, dan kelenjar. Paru-paru tidak diukur karena alasan metodologis, namun diperkirakan mencapai 200 kkal/kg (hampir sama dengan hati).

Fakta menarik – sel lemak juga membakar kalori. Ya, nilai ini tidak terlalu tinggi (sekitar 4,5 kkal/kg), namun tidak benar jika berasumsi bahwa sel-sel lemak sepenuhnya inert. Adiposit menghasilkan jumlah besar hormon (misalnya leptin, yang sudah saya bicarakan di video), dan ini membutuhkan energi.

Adiposit, fungsi sekretori:

Saat istirahat" Konsumsi energi 70-80%. menyumbang organ yang menempati tidak lebih dari 7% dari massa total tubuh (hati, jantung, ginjal, otak). Pada saat yang sama, otot dapat menempati sekitar 40% dari total berat badan, tetapi pada saat yang sama mereka menghabiskan 22% energi dalam keadaan "istirahat", yang entah bagaimana tidak cukup.

Di Sini ilustrasi yang bagus rasio massa organ dan jaringan terhadap pengeluaran energi tubuh dalam keadaan “istirahat”:

Inilah studi menarik lainnya yang menunjukkan bagaimana berat badan berubah komponen penyusunnya tubuh (lemak, otot, organ lain) dengan perubahan umum berat badan.

Link pada belajar : Peters A, Bosy-Westphal A, Kubera B, Langemann D, Goele K, Kemudian W, Heller M, Hubold C, Müller MJ. Mengapa otak tidak menurunkan berat badan saat orang gemuk berdiet?Fakta Obesitas. 2011;4(2):151-7. doi: 10.1159/000327676. EPUB 2011 7 April.

Saya akan segera mengatakannya Pola makan tidak mempengaruhi ukuran otak😉 Massa otak orang dewasa hampir tidak berubah saat berat badan turun atau bertambah. Namun massa otot, lemak, ginjal, dan hati bergantung pada perubahan berat badan.

Lihat betapa kecilnya berat tulang-tulang itu! Jadi alasannya adalah “Ya, saya hanya punya tulang yang berat!” itu tidak akan berhasil :)

Ternyata itu laju metabolisme basal atau metabolisme saat istirahat dapat diperkirakan secara kasar pada tingkat tersebut 22-24 kkal per kg berat badan. Semua ini sangat individual dan bergantung pada ukuran organ, jaringan, dan massa sel aktif tertentu. Tapi rata-rata 22-24 kkal (untuk pria lebih sedikit, karena... persentase rata-rata mereka memiliki jaringan adiposa yang lebih sedikit dan lebih banyak otot), jadi untuk wanita dengan berat badan 55 kg, metabolisme dasarnya kira-kira 1265 kkal. Tapi ini pertukaran BASIC, yaitu aktivitas fisik minimal.

Rasio aktivitas fisik (PAR) atau koefisien aktivitas fisik.

Anda mungkin pernah mendengar bahwa lari intens selama satu jam setara dengan 300-400 kkal, tetapi seperti yang kami ketahui, tingkat metabolisme dasar bergantung pada ukuran organ, jaringan, massa sel aktif, dan konsumsi kalori untuk satu jam. jenis aktivitas fisik yang sama. orang yang berbeda berbeda.

Grafik di bawah menunjukkan rasio aktivitas fisik (PAR) Anda. Maksudnya misal berat badan kita 55 kg dan angka metabolisme dasar (BMR) 1.265 kkal atau 0,87 kkal per menit, artinya menghitung norma umum konsumsi energi harus dikalikan BMR dengan PAR dan waktu aktivitas tertentu. Misal kita tidur 8 jam sehari (480 menit * 0,87 BMR * 0,93 PAR = 388 kkal per tidur), jalan kaki 2 jam (120 menit * 0,87 BMR * 3,9 PAR = 407 kkal), dsb.

Link pada belajar : Stefano Lazzer, Grace O'Malley, Michel Vermorel Biaya Metabolik Dan Mekanik Dari Aktivitas Sedentary Dan Fisik Pada Anak Dan Remaja Obesitas

Tidak mungkin ada orang yang menghitung semua ini; secara pribadi, saya menggunakan jam tangan olahraga untuk menentukan konsumsi energi dari aktivitas fisik, tetapi tidak sulit untuk menghitung metabolisme dasar.

Terakhir, informasi bagi yang suka minum teh di kantor dengan sebatang coklat dan segenggam kue, katanya aktivitas mental sangat intensif energi.

Rata-rata indikator konsumsi energi otak adalah 0,23-0,25 kkal per menit. Sedangkan pengeluaran energi otak meningkat sebesar " proses berpikir» menambahkan tentang 1% terhadap total pengeluaran energi, dan tingkat pengeluaran energi maksimum tidak lebih dari 10% dari total pengeluaran energi otak.

“Perubahan terkait peristiwa dalam aliran darah otak dan penyerapan glukosa tidak lebih dari 10% dari garis dasar fisiologis dalam paradigma kognitif pada umumnya. Perubahan yang terjadi bersamaan dalam pemanfaatan energi berada pada kisaran 1%"

Tautan ke penelitian: Raichle, M. E., Dan Mintun, M. A. (2006). Otak bekerja Dan otak pencitraan. Tahunan Tinjauan dari Ilmu saraf, 29, 449-476

Ternyata untuk menyelesaikan masalah super kompleks sepanjang hari kerja (8 jam * 0,25 kkal * 60 menit * 1,10) otak membutuhkan sebanyak itu 132 kkal, dan itu sebanyak 1,5 buah pisang! 😉

Ini artikelnya. Yah, saya berharap semuanya suasana hati yang baik, kesehatan, sosok hebat, dan otak super efisien!)

Mungkin, tidak ada hal yang lebih kompleks di alam semesta ini selain otak manusia. Ia mengatur fungsi seluruh organ, bertanggung jawab atas keseimbangan, memungkinkan Anda memikirkan berbagai pemikiran yang masuk ke dalamnya, dan terkadang mampu menciptakan keindahan, dan berubah menjadi objek material. Benar, dia mampu melakukan hal-hal buruk, tapi tetap berterima kasih kepada Sang Pencipta karena memiliki dia! Ini mungkin tidak bekerja dengan baik untuk semua orang. Untuk menghargai perangkat terpenting ini, yang dimiliki setiap orang sejak lahir, cukup memikirkan sedikit tentang parameter paling sederhana yang harus dimiliki. hitungan. Milik mereka untuk waktu yang lama dikumpulkan oleh para ilmuwan: dokter, fisikawan, ahli kimia dan spesialis lainnya ilmu eksakta. Menariknya, mereka sendiri yang menggunakan subjek penelitiannya. Beberapa fakta sungguh menakjubkan.

Berat dan konsumsi daya

Otak mengkonsumsi lebih sedikit energi dibandingkan bola lampu lemari es - hanya 12 watt, yaitu 17% dari total energi yang dikonsumsi tubuh manusia energi.

Berat otak rata-rata adalah sekitar 1,36 kg.

Otak terdiri dari sekitar tiga perempat air.

Otak berkembang hingga seseorang mencapai usia delapan belas tahun.

Otak mengonsumsi seperlima dari seluruh oksigen yang dibutuhkan tubuh.

Penelitian menunjukkan bahwa aktivitas mental lebih tinggi saat tidur dibandingkan saat terjaga.

Otak dapat hidup 4-6 menit tanpa oksigen, kemudian mulai mati. Jika seseorang diselamatkan dalam waktu 5-10 menit, kerusakan mental yang tidak dapat diperbaiki akan terjadi.

Psikologi

Otak memiliki pusat humor. Terkadang pasien dengan kerusakan lobus frontal kehilangan kemampuan untuk memahami lelucon.

Manusia tidak bisa mendengar percakapan telepon di ruangan yang bising, otak tidak mampu membedakan kebisingan latar belakang dari suara penelepon.

Menguap benar-benar menyegarkan, selama itu lebih banyak udara masuk ke paru-paru, dan kandungan oksigen dalam darah meningkat, dan pada gilirannya, memberi nutrisi pada otak.

Kemampuan mengingat melodi lagu-lagu yang mengganggu disebabkan oleh kebutuhan nenek moyang kita untuk menavigasi waktu. Suara pagi selalu berbeda dengan suara siang dan malam. Jelas, sejak saat itu, pukulan-pukulan yang mengganggu telah “menempel” di otak.

Jet lag yang sering terjadi dapat merusak memori Anda. Hormon stres yang dilepaskan saat rutinitas sehari-hari terganggu dapat merusak jaringan di lobus temporal otak.

Saat aktif dataran tinggi orang terkadang melihat hal-hal aneh. Kekurangan oksigen kemungkinan besar mengganggu proses visual dan emosional otak.

Permainan menembak komputer mengembangkan kemampuan untuk memecahkan beberapa masalah sekaligus (setidaknya ada manfaatnya!). Pemain terpaksa membagi perhatiannya di antara beberapa “musuh”.

Tidak mungkin menggelitik diri sendiri. Dalam hal ini, otak secara otomatis menumpulkan sensasi yang diharapkan.

Sinar matahari membuat kita bersin. Saluran bersilangan di batang otak mengirimkan sinyal dari penglihatan ke hidung.

Stres yang berlebihan mengubah sel-sel otak, struktur dan fungsi.

Membaca dengan suara keras dan percakapan yang sering dengan anak berkontribusi pada perkembangan otaknya.

Pada tahun setelah kelahiran, ukuran otak anak bertambah tiga kali lipat.

Otak manusia adalah organ tubuh manusia yang paling gemuk.

Organ manakah yang paling banyak mengonsumsi energi? Ini bukanlah jantung yang detaknya tidak berhenti siang atau malam. Inilah otak - dibutuhkan sekitar 20% energi yang dikonsumsi tubuh manusia, meski hanya menyumbang 2% dari total berat badan. Dari apa yang dikonsumsi, seperti yang diyakini para ahli fisiologi, 60-80% dihabiskan untuk pertukaran informasi antar neuron, serta antara neuron dan astrosit - sel bintang, yang hingga saat ini dianggap sebagai elemen tambahan yang menyediakan makanan dan dukungan bagi neuron. Jumlahnya sepuluh kali lebih banyak daripada neuron, dan dua tahun lalu ahli neurofisiologi berhasil membuktikan bahwa mereka terlibat dalam pemrosesan dan transmisi informasi.

Tetapi perangkat yang sangat canggih yang muncul relatif baru - tomografi emisi positron dan tomografi yang menggunakan efek resonansi magnetik nuklir memungkinkan untuk melihat langsung fungsi otak di layar monitor. Sebenarnya, tomografi menunjukkan bagaimana aliran darah didistribusikan dan ditingkatkan bagian yang berbeda otak saat mengerjakannya berbagai tugas. Peningkatan kerja suatu area tertentu memerlukan peningkatan suplai oksigen, dan untuk itu volume aliran darah lokal meningkat. Biasanya peningkatannya 5-10% dari normal. Kebetulan peningkatan konsumsi energi otak yang terkait dengan peningkatan aliran darah ini dibatasi hanya satu persen dibandingkan dengan konsumsi istirahat. Nah, untuk menjawab pertanyaan yang terkadang muncul: “Apakah seorang siswa yang memecahkan masalah kompleks memerlukan nutrisi tambahan? masalah matematika? sebaiknya anda menjawab: “Baiklah, mungkin anda bisa memberikan tambahan coklat tersebut kepada penderitanya.”

Ternyata sebagian besar Otak menghabiskan energi yang dikonsumsi untuk hal-hal yang tidak diketahui. Mungkinkah dia terus-menerus memproses beberapa informasi yang datang dari luar yang tidak disadari oleh orang tersebut? Atau energinya mengalir ke beberapa orang proses internal, independen dari dunia sekitar? Tampaknya pilihan kedua lebih mendekati kebenaran. Jadi, pada tahun 1994, ahli fisiologi Amerika menunjukkan bahwa hanya 10% koneksi antar neuron di korteks visual monyet (tempat, secara teori, informasi dari mata diproses) terlibat dalam persepsi rangsangan visual. Apa yang dilakukan 90% sisanya tidak diketahui. Selain itu, pada kera, aktivitas korteks serebral tetap ada bahkan di bawah pengaruh bius total. Dan baru-baru ini, peneliti Belgia, dengan menggunakan tomograf emisi positron, menemukan bahwa aktivitas korteks visual pada orang yang buta sejak lahir tidak lebih rendah dibandingkan pada orang yang dapat melihat.

Menurut salah satu hipotesis, otak selalu berada dalam keseimbangan dinamis, menyeimbangkan antara eksitasi dan penghambatan. Di sinilah tujuannya bagian terbesar energi yang dikonsumsi - untuk menjaga sistem dalam kondisi kerja, dalam kesiapan yang konstan. Menurut hipotesis lain, otak terus-menerus sibuk memprediksi masa depan, dengan mempertimbangkan pengalaman masa lalu, yang digunakan untuk memproses informasi dalam jumlah besar. Yang paling menarik bagi para peneliti adalah kenyataan bahwa aktivitas otak misterius ini tidak merata, mengalami pasang surut, meskipun secara lahiriah tidak ada perubahan dalam perilaku orang atau hewan yang sedang beristirahat.

Jadi, kita belum mengetahui apa yang sedang dilakukan otak ketika tampaknya tidak melakukan apa pun.

Bagaimana otak sebenarnya bekerja

• GTD

Artikel tentang berbagai teknik untuk meningkatkan kinerja, meningkatkan daya ingat, motivasi diri, dll cukup populer di Habré. dll. Sayangnya, seringkali penulis artikel ini sama sekali tidak tahu apa itu otak, cara kerjanya, dan mengapa segala sesuatunya bekerja sebagaimana mestinya.

Pertama-tama, Anda perlu memahami ini:

Berpikir itu mahal

Informasi yang disajikan di bawah ini sebagian besar diambil dari buku karya S.V. Savelyev “The Origin of the Brain,” yang sangat saya rekomendasikan untuk dibaca, bersama dengan karya Richard Dawkins dan Konrad Lorenz.

Otak berevolusi sebagai pemecah masalah yang fleksibel, serbaguna, dan cepat. Memiliki otak membuat hewan lebih mudah beradaptasi, terutama dalam situasi ekstrim. Namun, semuanya ada harganya: otak adalah organ yang sangat mahal. Pada manusia, otak yang bekerja secara intensif menghabiskan seperempat (!) sumber daya seluruh tubuh. Masalah lainnya adalah otak tidak pernah istirahat; bahkan otak yang beristirahat mengkonsumsi 10% energi tubuh, sementara hanya menyumbang 2% dari massanya. Selain itu, tubuh tidak mampu mempertahankan fungsi otak yang intens untuk waktu yang lama; setelah beberapa waktu, kelelahan saraf pasti terjadi. Di atas segalanya, otak, yang kekurangan sumber daya yang diperlukan (terutama oksigen), mati hampir seketika (dalam 5 menit).

Optimasi

Saya yakin mayoritas penduduk Khabrovsk pada saat ini sudah membayangkan bagaimana cara mengoptimalkan pengeluaran energi otak. Spesialis TI tidak ada artinya dalam hal ini lebih baik dari alam tidak memikirkannya.

Opsi A: Batasi aktivitas otak saja situasi ekstrim. Pada bahasa manusia mekanisme ini disebut “kemalasan”. Manusia secara naluriah berusaha jangan berpikir, selama tidak diperlukan. Banyak hewan, misalnya kucing, umumnya selalu berada dalam salah satu dari dua keadaan: dormansi mengantuk atau hiperaktif. Kemalasan adalah mesin kemajuan dalam arti yang sebenarnya.

Opsi B: cache. Tetapkan sebanyak mungkin pola perilaku yang telah ditentukan sebelumnya dan aktifkan otak hanya ketika autopilot tidak dapat menyelesaikan masalahnya sendiri. Pengoptimalan seperti itu terutama merupakan karakteristik hewan kecil, tetapi, seperti yang mudah dilihat, dengan sedikit pengamatan, manusia juga menggunakannya dengan sekuat tenaga.

Ngomong-ngomong, dari sinilah mitos absurd yang terkenal itu berasal: bahwa seseorang diduga menggunakan sepuluh (lima, dua - garis bawahi seperlunya) persen otaknya. DI DALAM momen tertentu waktu dan saat istirahat - kira-kira, ya. Karena menggunakan seluruh otak secara tidak perlu itu mahal dan tidak bijaksana. Namun membiarkan 90% otak tidak digunakan bahkan lebih mahal dan tidak bijaksana.

Realitas

Seringkali perilaku seseorang terkesan bodoh dan tidak logis. Namun, jika dilihat dari paragraf sebelumnya, cukup jelas terlihat perilaku manusia sangat cerdas dan logis. Pertanyaan “apa yang Anda pikirkan” biasanya memiliki jawaban sederhana: tidak ada. Untuk seseorang ciri jangan memikirkan apa pun, dan itu saja titik evolusi menurut saya program yang paling menguntungkan.

Tentu saja, di dunia modern Sebagian besar umat manusia tidak mempunyai masalah dengan nutrisi dan mekanisme untuk mengoptimalkan konsumsi energi tidak diperlukan. Namun sayangnya, kita tidak dapat mengubah program genetik kita sendiri; dan tidak ada jaminan bahwa skema fungsi otak akan berbeda homo sapiens lebih optimal.

Ingat itu mahal

Mari beralih dari berpikir ke mengingat. Untuk memahami proses menghafal dan mengingat, pertama-tama ada gunanya mempelajari satu hal sederhana: ingatan manusia tidak stabil. Sumber daya tubuh terus dikonsumsi untuk menyimpan informasi. Saya rasa Anda sudah mengerti apa artinya :-).

Pertama, ingatan dibagi menjadi jangka pendek dan jangka panjang. DI DALAM memori jangka panjang hanya mengenai bagian kecil arus informasi.

Kedua, ingatan terus menerus hilang. Semakin banyak waktu berlalu, semakin sedikit informasi tentang peristiwa tersebut yang tersimpan dalam ingatan.

Menghafal secara tidak sengaja

Proses-proses yang sudah menyedihkan bagi siswa :-) ini juga ditumpangkan pada sifat menghafal yang probabilistik. Hakikatnya hafalan adalah pendidikan jaringan saraf jaringan siklik stabil yang mengandung informasi yang diperlukan. Proses ini tidak terlalu cepat dan tidak dapat diprediksi. Tidak mungkin untuk memprediksi dengan akurat pada titik mana konfigurasi neuron akan berubah. Inilah sebabnya mengapa seseorang sering kali mengingat informasi yang sama sekali tidak berarti dan tidak perlu selama sisa hidupnya - karena kebetulan pada saat pembentukan konfigurasi neuron baru, dia memikirkan omong kosong ini. Untuk menjamin hafalan, informasi perlu terus diperbarui dalam jangka waktu yang cukup lama. jangka waktu yang lama waktu.

Kebohongan ingatan

Seperti yang dikatakan di bagian sebelumnya, seseorang membutuhkan ingatan terutama agar tidak berpikir. Keputusan dan pola perilaku yang dihafal memungkinkan Anda untuk tidak membebani otak Anda, tetapi bertindak dengan autopilot. Ini sebenarnya fungsi utama ingatan.

Namun, karena memori bersifat fluktuatif, tidak mungkin mengingat semua informasi yang diperlukan. Di satu sisi, hal itu terus-menerus datang informasi baru, yang berpotensi menjadi penting. Di sisi lain, informasi lama terus-menerus kehilangan relevansinya. Dengan demikian, kenangan lama terus-menerus bersaing dengan kenangan baru untuk mendapatkan ruang memori. Apalagi untuk memaksimalkan penggunaan penuh sumber daya yang tersedia, sinyal informasi baru dan lama beredar di sepanjang jalur yang sama. Akibatnya, ingatan lama terus-menerus terdistorsi, yang seiring berjalannya waktu menimbulkan efek yang tidak terduga, hingga ketidaksesuaian total antara ingatan lama dan kenyataan, dan ingatan lama menjadi semakin diidealkan seiring berjalannya waktu. Hal ini tidak hanya terjadi pada manusia, tetapi juga pada hewan lain.

Selamat datang di Dunia Nyata

Saya tidak tahu tentang Anda, tetapi saya mulai memahami perilaku orang dengan lebih baik setelah membaca semua ini. Gagasan tentang mengapa otak berperilaku seperti itu dan bukan sebaliknya, menurut saya, jauh lebih berguna daripada rekomendasi abstrak tentang cara meningkatkan kinerja dan meningkatkan daya ingat. Saya harap Anda juga merasakan manfaatnya.