Сколько человек использует мозга: О мозге — CogniFit («КогниФит»)

Чтобы голова была светлой и воссиял чистый разум, клеткам мозга пришлось освоить разные профессии, разделив функции уже на этапе утилизации источников энергии.

Схема метаболических взаимодействий между клетками мозга — 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 натрия (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 кровяного капилляра поступает в астроцит и в процессе гликолиза превращается в лактат (молочную кислоту). При этом освобождаются две молекулы АТФ. Лактат 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 вещества-предшественники 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 активных форм кислорода, превращаясь из восстановленной формы (ГлутRed) в окисленную (ГлутOx). Рисунок: Bélanger, M., Allaman, I., and Magistretti, P. J. (2011a). Brain energy metabolism: focus on astrocyte-neuron metabolic cooperation. Cell Metab. 14, 724—738. doi: 10.1016/j.cmet.2011.08.016 (модифицирован).

‹

›

Открыть в полном размере

Человеческий мозг обладает достаточно скромным весом — на его долю приходится всего два процента массы тела.

Для нормальной работы органов нашего тела необходима энергия. Большую часть энергии человек получает с пищей — в результате превращения поступающих в организм углеводов в глюкозу и разложения последней до углекислого газа и воды. Превращение сопровождается запасанием энергии в виде аденозинтрифосфатов (АТФ) или других макроэнергетических соединений. Эти запасы энергии распределяются между органами неравномерно. Мозг обычно использует 50% глюкозы, поступающей из печени в кровь, то есть примерно 100 г глюкозы в день. Не так уж мало, учитывая, что вес мозга составляет приблизительно 2% величины массы всего тела. Такая «прожорливость» послужила основанием для создания теории «эгоистичного мозга» («selfish brain» theory)*. Согласно этой теории, интенсивное потребление энергии мозгом обусловлено двумя основными процессами: затратами энергии его клеток на генерацию нервных импульсов и затратами на ведение «домашнего хозяйства» — обеспечение целостности и нормального функционирования клеток мозга.

Роли предопределены

Наиболее активно в энергозависимых процессах мозга участвуют две группы клеток: нейроны и астроциты. Нейроны — клетки, способные генерировать и проводить электрические импульсы. Это клетки-специалисты, так как функция каждого нейрона строго определена. В течение долгого времени (например, у мышей до двух месяцев) происходит процесс «обучения» нейрона. Средний человеческий мозг содержит около 100 миллиардов обученных нейронов, и каждый из них соединяется в среднем с тысячью других нейронов. Таким образом образуются обширные и сложные нейронные сети — основа для обработки и передачи мозгом информации. Ввиду сложных интегративных взаимодействий между нейронами замена этих клеток в нейронных сетях почти всегда сопровождается ухудшением качества нейрональной передачи.

Функция астроцитов — глиальных клеток мозга — состоит, главным образом, в обеспечении нейронов энергией (питательными веществами) и в борьбе с активными формами кислорода и азота. При этом количество астроцитов в несколько раз превышает число нейронов мозга, так что каждый нейрон «окружён» целым ансамб-лем астроцитарных клеток.

Свои энергетические ресурсы нейроны и астроциты используют разными путями. Глюкозо-6-фосфат, образующийся из глюкозы, направляется нейронами по большей части в цепь метаболических превращений пентозофосфатного пути, а в астроцитах это соединение вовлекается в цепь гликолитических реакций. Это принципиальное отличие нейронов от астроцитов. Дело в том, что в ходе пентозофосфатного пути образуются вещества-предшественники (исходные соединения) для синтеза нуклеотидов цепи ДНК и РНК, а также восстановители (доноры протонов и электронов), необходимые нейрону для регенерации глутатиона — белка антиоксидантной защиты мозга. В ходе же гликолитических реакций образуется большое количество энергии, которая используется в астроцитах как «универсальная валюта» в разных биосинтетических процессах. Подобная широта возможных метаболических реакций в астроцитах и относительная консервативность путей в нейронах связаны с разными функциями клеток.

Задача астроцитов — создание условий для нормальной активности нейронов. Для этого астроциты готовы обеспечить их большим количеством энергии и организовать защиту нейронов от окислительного стресса. Единый путь для решения этих двух задач эволюционно пока не сложился. Поэтому астроцитам приходится сжигать всю глюкозу в гликолитической «печи», а уже потом использовать запасённую энергию для «оплаты» разных метаболических путей. Такая сеть реакций обеспечивает синтез в астроцитах широкого спектра ферментов антиоксидантной защиты, включая оксиредуктазу, глутаматцистеин-лигазу, глутатионпероксидазу, глутатионредуктазу, глутатионтрансферазу, а также глутатион и витамин Е.

Строгий контроль

Для регуляции скорости гликолиза (высокой — в астроцитах и низкой — в нейронах) в клетках мозга служит фермент 6-фосфо-фрукто-2-киназы/фруктозо-2,6-бисфосфатазы (PFKFB). Именно его высокая активность в астроцитах обеспечивает большую скорость протекания в них гликолитических реакций. Однако что произойдёт, если нейроны снизят скорость основного пентозофосфатного пути и, подобно астроцитам, наладят процессы гликолиза? Экспериментально показано, что это приведёт к катастрофе и гибели нейронов. Дело в том, что такое ускорение гликолиза в нейронах вызывает сокращение образования глутатиона, что в конечном счёте ведёт к апоптотической гибели клетки.

Таким образом, в результате разделения энергетических путей (астроциты подготавливают глюкозу к полному расщеплению, а нейроны уже осуществляют её окончательный катаболизм) образуется что-то вроде конвейера по расщеплению энергетических субстратов и молекулы расщепляются полностью, а образующаяся энергия максимально используется клетками.

Опасный «голод» мозга

Согласно наиболее популярной точке зрения, именно изменение энергетического состояния мозга служит причиной (по крайней мере, одной из главных причин) судорожных состояний организма и гибели клеток в структурах мозга. Из-за снижения энергообеспечения клеток мозга вследствие травм, ишемии или внутримозговой опухоли под ударом оказываются, в первую очередь, системы регуляции тормозных процессов в нервной ткани. Недостаток энергии приводит к неспособности нейронов затормозить возбуждение и к постепенному распространению возбуждающей волны во все области мозга. Неконтролируемая постоянная активация клеток вызывает ещё большее истощение их энергетических запасов и окислительный стресс. При снижении активности антиоксидантной защиты ниже критического уровня в клетках происходят необратимые изменения. Развивается замкнутая цепь губительных событий, при которых судорожная активность вследствие дефицита энергии в структуре мозга вызывает новые эпизоды приступов.

Разделяй и «процветай»

Экономисты со времён А. Смита и А. Вебера подмечают, что разделение труда — важнейшее и непременное условие развития экономики любого государства и общества. Этот принцип разделения трудовых обязанностей в полной мере можно отнести и к принципам работы сложных биологических систем.

Эволюционно сложившийся принцип разделения функций клеток увеличил возможности организма. Возросшие сложность и специализация клеток мозга, в конечном счёте, привели к потребности в координировании их работы и, как следствие, к увеличению нагрузки на мозг. В результате нейроны сократили энергетические траты на процессы, не связанные с передачей нервного импульса, а постоянные хлопоты о состоянии нейронов (поддержание биосинтеза белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов, функций митохондрий) взяли на себя астроциты. Причём разделение функций клеток произошло на уровне источников энергии. Отсутствие конкуренции за источники питания позволило астроцитам и нейронам «сконцентрироваться» на своих функциях. Энергетических запасов мозга стало хватать не только на координацию функций организма, обеспечивающих выживание, но и на «халтурку» в виде сознательной деятельности, сильно продвинувшей животных в эффективности их труда.

***

Гликолитические реакции — реакции расщепления глюкозы.

***

Метаболические реакции — это химические реакции, возникающие с момента поступления в организм питательных веществ до момента выделения во внешнюю среду конечных продуктов этих реакций. В метаболизм вовлечены все реакции, протекающие в живых клетках, в результате которых происходит строительство клеток и структур тканей. То есть метаболизм можно рассматривать как процесс обмена веществ и энергии.

***

Метаболический процесс подразделяется на анаболизм и катаболизм. При анаболических реакциях из простых молекул путём биосинтеза образуются сложные, что сопровождается затратой свободной энергии. Анаболические превращения обычно восстановительные. При катаболических реакциях, наоборот, поступившие с пищей и входящие в состав клетки сложные компоненты расщепляются до простых молекул. Эти реакции преимущественно окислительные, сопровождающиеся выделением свободной энергии.

***

Глутатион — трипептид, образованный остатками трёх аминокислот: глутаминовой кислоты, цистеина и глицина. Обладает антиоксидантным действием и определяет окислительно-восстановительные характеристики внутриклеточной среды. Соотношение восстановленной и окисленной форм глутатиона в клетке показывает уровень окислительного стресса. Синтезируется в организме.

***

Потенциал действия — волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки на небольшом участке нейрона. Потенциал действия — физиологическая основа нервного импульса.

Комментарии к статье

* Peters A., Schweiger U., Pellerin L., Hubold C., Oltmanns K. M., Conrad M., Schultes B., Born J. and Fehm H. L. (2004) The selfish brain: competition for energy resources. J. Neurosci. Biobehav. Rev. 28, 143—180.

Самые интересные факты о нашем мозге

Всемирный день мозга отмечают с 22 июля 2014 г. Дата выбрана не случайно. В этот день в 1957 г. в Бельгии была основана Всемирная федерация по неврологии. Сейчас в федерацию входят свыше 120-ти профессиональных ассоциаций неврологов всех стран.

МОЗГ РАБОТАЕТ НА 100%, А НЕ НА 10%

Миф об использовании мозга только на 10% является одним из самых распространенных, который приписывается разным ученым, даже Альберту Эйнштейну. По одной из версий, этот миф появился из-за недопонимания нейробиологических исследований конца XIX – начала XX века. Существует также много ложных представлений о том, что человек может задействовать «неиспользованные» участки мозга и развить в себе сверхспособности, однако эту идею поддерживают писатели-фантасты, а не научное сообщество. Нейробиолог Барри Гордон (Barry Gordon) называет этот миф «смехотворно ошибочный», добавляя: «Мы используем практически все части мозга, и они активны практически постоянно».

РАЗМЕР МОЗГА НЕ ВЛИЯЕТ НА УМСТВЕННЫЕ СПОСОБНОСТИ

Человеческий мозг весит от 1000 до 2000 граммов, это в среднем 2% от массы тела. При этом мозг мужчин «тяжелее» женского в среднем на 100-150 граммов больше. Вопрос о том, зависят ли от массы мозга умственные способности человека довольно долго был дискуссионным и даже спекулятивным вопросом. Однако никаких научных подтверждений этой взаимосвязи нет. Так, мозг Ивана Тургенева весил 2012 граммов, а мозг Анатоля Франса – 1017 граммов. При этом самый тяжелый мозг – 2850 граммов – был обнаружен у человека, который страдал эпилепсией и идиотией.

Ученые Вашингтонского университета обнаружили, что масса мозга Homo Sapiens, который обитал в Африке около 200 тысяч лет назад, сопоставим с мозгом современного человека, однако никаких интеллектуальных прорывов в то время так и не случилось.

МОЗГ НИКОГДА НЕ СПИТ

Работа этого органа не прекращается ни на минуту, более того, во сне мозг еще более активен, чем во время бодрствования. Пока мы спим, мозг может принимать решения, сортировать воспоминания, выстраивает ассоциативные связи, в том числе между несвязанными между собой вещами и явлениями, поэтому нередко самые ценные идеи приходят во сне или после пробуждения. Менделеев с некоторой иронией относился к легенде о том, что таблицу химических элементов он увидел во сне, но никогда не опровергал ее. Физик-теоретик Нильс Бор уверял, что создал планетарную модель строения атомов под впечатлением от своих сновидений.

Для чего же нам требуется спать так долго каждый день? Дело в том, что во время дельта-фазы сна мозг регулирует и восстанавливает функции всех органов. Восстановление всей гормональной части происходит именно во сне. Так что, если вам хочется поспать, потому что «мозг устал», на самом деле устал и нуждается в перезагрузке весь ваш организм.

РАННЕЕ РАЗВИТИЕ «КАЛЕЧИТ» ДЕТСКИЙ МОЗГ

Мода на раннее развитие, когда детей как можно раньше учат читать, писать, считать и говорить на иностранном языке, чревата серьезными последствиями интеллекта и психики ребенка. По словам директора Института мозга человека им. Натальи Бехтеревой, академика Святослава Медведева, мозг человека формируется до 17 лет, и те участки, которые отвечают за чтение, в 2-3 года еще не развиты. Поэтому, когда ребенка в три года вместо сказок заставляют читать и считать, он использует области мозга, которые для этого не предназначены, а потому делает он это очень плохо. Это все равно что программу, рассчитанную на современный макбук, заставить работать на стареньком «пентиуме», говорит ученый. Кроме того, перегрузка информации приводит к неврозам и более серьезным расстройствам психики.

В НАШ МОЗГ ВСТРОЕН «ДЕТЕКТОР ОШИБОК»

Предположение о том, что в человеческом мозге существует некий регистратор ошибок, одной из первых сделала академик Наталья Бехтерева. Вместе с коллегами ученый лечила пациентов с болезнью Паркинсона с помощью вживленных в мозг электродов. Во время таких сеансов людям предлагалось выполнить различные задания и проверяли реакцию разных участков мозга. Ученые заметили интересную закономерность: при любой ошибке в определенных точках мозга возникала одна и та же реакция мозга. В нашем мозге существуют популяции клеток, расположенные в разных зонах, и они реагируют именно на ошибки. Большинство людей об этом механизме и не подозревают, не замечают, как он работает (нельзя же, например, постоянно фиксировать каждый вдох и выдох, каждое движение тела). Чем старше и опытнее мы становимся, тем больше информации накапливается в «детекторе ошибок».

Общими рекомендациями врачей для поддержания здоровья головного мозга являются здоровый образ жизни, отказ от вредных привычек, здоровый сон, здоровое питание, ходьба, прогулки на свежем воздухе или физические тренировки, постоянный «тренинг» мозга через решение нестандартных задач, поисков решения, общение с высокоинтеллектуальными людьми, умственная деятельность (чтение, решение кроссвордов, головоломок и т. д.).

Будьте здоровы!

Неврология для детей — 10% мифа о мозге

Позвольте мне сформулировать это очень четко:

Нет никаких научных доказательств того, что предполагают, что мы используем только 10% нашего мозга.

Давайте посмотрим на возможное происхождение утверждения о «10% использовании мозга». и доказательство того, что мы используем весь наш мозг.

Откуда взялся миф о 10%?

Заявление о 10% может были начаты с неверного цитирования Альберта Эйнштейна или неправильное толкование творчества Пьера Флуранса в 1800-х годах. Это может был Уильям Джеймс, написавший в 1908: «Мы используем только малая часть наших возможных умственных и физических ресурсов» (из The Энергии мужчин , с. 12). Возможно, это была работа Карла Лэшли в 1920-х годах и 1930-е годы, с которых все началось. Лэшли удалил большие участки коры головного мозга. на крысах и обнаружили, что эти животные все еще могут переучиваться определенным задачам. Теперь мы знаем, что разрушение даже небольших участков человеческого мозга может оказывать разрушительное воздействие на поведение. Это одна из причин, по которой нейрохирурги должны тщательно картировать мозг, прежде чем удаление тканей головного мозга при операциях по поводу эпилепсии или опухолей головного мозга: они хотят убедиться, что основные области мозга не поврежден.

Реклама спутникового телевидения. Текст объявления гласит: «Вы используете только 11% своего потенциала. То же самое. Теперь есть способ получить максимальную отдачу от обоих. » ————— Реклама жесткого диска ————— Реклама авиакомпании Текст объявления гласит: «Говорят, что мы используем лишь 10% способности нашего мозга. Однако, если вы летите **** авиакомпанией **** Airlines, вы используете значительно больше.»

Почему миф продолжается? Как-то, где-то, кто-то начали этот миф, и популярные СМИ продолжают повторять этот ложный заявление (см. рисунки). Вскоре все верят заявлению независимо от показаний. Я не смог отследить точную источником этого мифа, и я никогда не видел никаких научных данных, подтверждающих Это. По мнению сторонников этого мифа, если бы мы использовали больше мозга, тогда мы могли бы совершать подвиги суперпамяти и иметь другие фантастические умственные способности — возможно, мы могли бы даже перемещать предметы одной мыслью. Опять же, я не знаю никаких данных, подтверждающих это. Что значит использовать только 10% своего мозга? Какие данные были использованы для получения числа — 10%? Это значит что вы были бы в порядке, если бы вам удалили 90% мозга? Если средний человеческий мозг весит 1400 граммов (около 3 фунтов), и 90% его было удалены, останется 140 граммов (около 0,3 фунта) мозговой ткани. Это примерно размер мозга овцы. Общеизвестно, что повреждение относительно небольшая область мозга, например, вызванная инсультом, может вызвать разрушительную инвалидность. Некоторые неврологические расстройства, такие как Болезнь Паркинсона также затрагивает только определенные области мозга. ущерб, вызванный этими условиями, намного меньше, чем ущерб 90% мозг. Овцы Мозг

Доказательства (или их отсутствие)

Возможно, когда люди используют утверждение о 10% мозга, они имеют в виду, что только один из каждых десяти нервных клеток необходимы или используются в любой момент времени? Как такое измерение будет сделано? Даже если нейроны не запускают потенциалы действия, они все равно могут получать сигналы. от других нейронов.

Кроме того, из с эволюционной точки зрения, маловероятно, что больший мозг мог бы иметь развивались, если бы не было преимущества. Наверняка есть несколько пути, выполняющие сходные функции. Например, есть несколько центральные пути, которые используются для зрения. Это понятие называется «избыточность» и обнаруживается во всей нервной системе. Несколько пути для одной и той же функции могут быть своего рода защитным механизмом. один из путей не работает. Тем не менее, функциональный мозг визуализирующие исследования показывают, что все части мозга функционируют. Даже во время сна мозг активен. Мозг все еще «используемый», он просто находится в другом активном состоянии.

Наконец, поговорка «Используй или потеряешь» применима к нервная система. В процессе развития образуется много новых синапсов. На самом деле, некоторые синапсы устранены позже в процессе разработки. Этот период синаптического развития и элиминация продолжает «тонкую настройку» проводки нервной системы. Многие исследования показали, что если вход в конкретную нервную систему устранены, то нейроны в этой системе не будут функционировать должным образом. Этот в зрительной системе проявилось весьма драматично: полная потеря зрение произойдет, если визуальная информация не будет стимулировать глаза (и мозг) в начале развития. Кажется разумным предложить что если 90% мозга не использовалось, тогда многие нервные пути были бы выродиться. Однако, похоже, это не так. С другой С другой стороны, мозг маленьких детей вполне адаптируется. Функция поврежденная область мозга в молодом мозге может быть заменена оставшимся мозгом салфетка. Есть невероятные примеры такого выздоровления у маленьких детей. у которых были удалены большие части их мозга, чтобы контролировать судороги. Такое чудесное выздоровление после обширной операции на головном мозге очень необычно для взрослые люди.

Итак, в следующий раз, когда вы услышите, что кто-то говорит, что он использует только 10% своего мозг, вы можете исправить их. Скажите им:

«Мы используем 100% нашего мозга».

Несколько человек упомянули, что фильм Люси (2014) продвигает миф о 10% мозга. Если вы найдете какие-либо новостные статьи или рекламные объявления, использующие миф о 10%, пожалуйста, пришлите их мне: д-р Эрик Х. Чадлер.

Для продолжения обсуждения этой темы см. :

1. Ten Проценты и счет — BrainConnection.com
2. Десятипроцентный миф от скептического исследователя
3. Десятипроцентный миф
4. Делать Люди используют 10 процентов своего мозга? — Научный американец
5. Жизнь и времена 10% нейромифа
6. Люди использовать свои мозги на 100%, несмотря на распространенный миф. Ученый
7. Хигби, К.Л. и Клэй, С.Л., Вера студентов колледжа в десятипроцентный миф, Journal of Psychology , 132:469-476, 1998.
8. Б.Л. Бейерштейн, Откуда взялся миф о том, что мы используем только 10% нашего Мозги? в Мифы разума. Изучение популярных предположений о разуме и Brain под редакцией С. Делла Сала, Чичестер: John Wiley and Sons, стр. 3-24, 1999 г. Эта глава обязательна к прочтению для любой, кто хочет больше информации о 10% мифе.

Знаете ли вы?

Доктор Джеймс В. Калат, автор учебника Биологический Психология , имеет еще одна идея происхождения мифа о 10%. Доктор Калат отмечает, что нейробиологи в 1930-х годах знали о существовании большого количество «местных» нейронов в мозгу, но единственное, о чем они знали эти клетки в том, что они были маленькими. Непонимание функция локальных нейронов, возможно, привела к мифу о 10%. (Ссылка: Калат, Дж. В., 9 лет0013 Биологическая психология , шестое издание, Пасифик Гроув: Brooks/Cole Publishing Co., 1998, с. 43.)

Copyright © 1996-2020, Eric H. Chudler Все права Сдержанный.

Мозг подростка | Национальный институт по борьбе со злоупотреблением наркотиками (NIDA)

Национальные институты здравоохранения

На испанском

Изображение

Фото © iStock/Track5

О мозге подростка

Исследования показали, что развитие мозга продолжается до 20 лет — это время, когда в жизни молодого человека происходят многие важные изменения в развитии и в социальной сфере. Тем не менее остаются важные вопросы о факторах, влияющих на развитие мозга, и их влиянии на физическую, когнитивную, эмоциональную и академическую траекторию.

Исследование «Когнитивное развитие мозга подростков» (ABCD)  – крупнейшее долгосрочное исследование мозга и когнитивного развития детей в Соединенных Штатах. Результаты исследования ABCD значительно улучшат наше понимание экологических, социальных и генетических факторов, влияющих на мозг и когнитивное развитие и способных улучшить или нарушить жизненный путь молодого человека. Узнайте больше об исследовании ABCD.

Ищете лечение?

Воспользуйтесь локатором лечения SAMHSA или позвоните по телефону 1-800-662-HELP (4357).

Мультимедиа

Видео

Развитие мозга подростков

NIDA исследует в этом видео интригующее сходство между процессами развития мозга и компьютером…

Изображение

Исследование когнитивного развития мозга подростков℠ (ABCD Study®)

ABCD — это знаковое исследование, проведенное при поддержке Национального института здравоохранения (NIH), которое расширит наше понимание. ..

Подробнее по этой теме

Блог Норы

Решение сложных научных вопросов требует командного подхода

Факты о наркотиках

Фентанил ПрепаратФакты

Публикации

Наркотики, мозг и поведение: наука о зависимости

Пресс-релиз

Видеоигры могут быть связаны с лучшими когнитивными способностями у детей

Связанные ресурсы

• Блог директора NIH о подростковом мозге
• Защита молодежи от наркотиков (SAMHSA)
• Опиоиды и подростки (Отдел здоровья подростков)
• Видео: «Употребление психоактивных веществ, наркомания и лечение подростков» с Сарой Бэгли, доктором медицины (Управление здравоохранения подростков)

Другие источники

• Медицинская информация MEDLINEplus о расстройствах, связанных с употреблением психоактивных веществ (Национальная медицинская библиотека, NIH)
• Healthfinder.

  No related posts.