Сколько энергии потребляет мозг человека в процентах. Сколько калорий сжигает мозг и как это рассчитать

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 🙂

К «Прочим» относятся кости, кожа, кишечник, железы. Легкие не были измерены по методологическим обстоятельствам, но были оценены на уровне 200 ккал/кг (примерно также, как и печень).

Забавный факт – жировые клетки также расходуют калории. Да, это значение не столь велико (около 4,5 ккал/кг), но полагать, что жировые клетки полностью инертны – не верно. Адипоциты производят большое количество гормонов (например, лептин о котором я уже говорила в видео), и это требует энергозатрат.

Адипоцит, секреторная ф-ция:

В состоянии «покоя» 70-80% энергозатрат приходится на органы, которые занимают не более 7% от общей массы тела (печень, сердце, почки, мозг). В то же время мышцы могут занимать около 40% от общей массы тела, но при этом расходуют в состоянии «покоя» 22% энергии, что как-то маловато.

Вот хорошая иллюстрация соотношения массы органов и тканей к энергозатратам организма в состоянии «покоя»:

Вот еще одно любопытное исследование, оно показывает, как изменяется вес составных компонентов тела (жира, мышц, прочих органов) при общем изменении веса тела.

Ссылка на исследование : Peters A, Bosy-Westphal A, Kubera B, Langemann D, Goele K, Later W, Heller M, Hubold C, Müller MJ. Why doesn’t the brain lose weight, when obese people diet? Obes Facts. 2011;4(2):151-7. doi: 10.1159/000327676. Epub 2011 Apr 7.

Скажу сразу, диета на размер мозга не влияет 😉 Масса мозга у взрослого человека остается практически неизменной при похудение или наборе веса. А вот масса мышц, жира, почек, печени зависит от изменения веса тела.

Посмотрите как мало весят кости! Так что отговорка — «Да у меня просто кость тяжелая!» не пройдет 🙂

Получается, что уровень базового обмена веществ или обмен веществ в состоянии «покоя» можно грубо оценивать на уровне 22-24 ккал на кг веса тела . Все это очень индивидуально и зависит от размера определенных органов, тканей, активной клеточной массы. Но в среднем это 22-24 ккал (у мужчин чуть больше, т.к. средний процент жировой ткани у них чуть меньше, а мышц больше), так что для женщины весом 55 кг базовый обмен равен примерно 1265 ккал. Но это БАЗОВЫЙ обмен, то есть физическая активность минимальна.

Physical activity ratios (PAR) или коэффициент физической активности.

Наверное, слышали, что час интенсивного бега это 300-400 ккал, но как мы выяснили, уровень базового обмена зависит от размера определенных органов, тканей, активной клеточной массы, так и расход калорий для одинакового рода физической активности у разных людей отличается.

На графике ниже представлены коэффициент физической активности (PAR). В чем суть, например, наш вес 55 кг и базовый обмен (BMR) составляет 1 265 ккал или 0,87 ккал в минуту, значит для расчета общей нормы энергозатрат надо умножить BMR на PAR и на время той или иной активности. Пример, мы спим 8 часов в день (480 минут * 0,87 BMR * 0.93 PAR = 388 ккал на сон), гуляли 2 часа (120 минут * 0,87 BMR * 3,9 PAR = 407 ккал) и т.д.

Ссылка на исследование : Stefano Lazzer, Grace O’Malley, Michel Vermorel Metabolic And Mechanical Cost Of Sedentary And Physical Activities In Obese Children And Adolescents

Вряд ли кто-то будет все это рассчитывать, лично я для цели определения энергозатрат от физической активности использую спортивные часы, ну а базовый обмен веществ посчитать не сложно.

Напоследок, информация для тех, кто любит в офисе пить чай вприкуску с шоколадкой и горсткой печенюшек, дескать умственная деятельность очень энергозатратна.

Средний показатель энергозатрат мозга 0,23-0,25 ккал в минуту. В то время как увеличение энергозатрат мозга на «мыслительный процесс» добавляет около 1% к общим энергозатратам, а максимальный уровень энергозатрат не больше 10% от общих энергозатрат мозга.

«Event-related changes in cerebral blood flow and glucose uptake are no more than 10% of the physiologic baseline in typical cognitive paradigms. Concomitant changes in energy utilization are on the order of 1%»

Ссылка на исследование: Raichle , M . E ., and Mintun , M . A . (2006). Brain work and brain imaging . Annual Review of Neuroscience , 29, 449-476

Получается, что для решение суперсложных задач весь рабочий день (8 часов * 0,25 ккал * 60 мин. * 1,10) мозгу необходимо аж 132 ккал , а это целых 1,5 банана! 😉

Вот такая статья. Ну а я желаю Всем хорошего настроения, здоровья, классной фигуры и суперэффективных мозгов!)

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.

Все перечисленное способствует торможению мозговой деятельности и, как следствие, выпадению из социума. Человек становится агрессивным, падким на объективные упреки сослуживцев и домочадцев. Растет депрессивное напряжение, ведущее к физиологическим сбоям в работе организма.

Мозг является «лидером» среди внутренних органов по потреблению глюкозы, невзирая на то что масса мозга составляет 2 процента от всей массы тела человека, он потребляет около 25 процентов глюкозы в организме. Лишенный глюкозы мозг провоцирует обморок, или другим языком – потерю сознания.

Потребление энергии мозгом

Способность осознавать окружающий мир и адекватно на него реагировать зависит от мозга в целом, для чего ему необходимо потреблять энергию, поглощаемую при осознанном поведении. Осознанность поведения людей и животных, с точки зрения ученых, определяется как способность осмысленно реагировать на внешние раздражители. Для проявления осмысленной реакции на внешние раздражители задействуется одновременно большинство отделов головного мозга. При этом увеличение их активности, сравнительно с фоновой активностью головного мозга, незначительно и составляет 1 процент от всей энергии, которая потребляется мозгом.

На основании исследований ученые Йельского университета сделали выводы, что 99 процентов энергии, которую потребляет головной мозг, необходимы для постоянного поддержания состояния осознанности поведения, продиктованного именно своевременным включением в решение тех или иных задач всех областей головного мозга.

При нанесении раздражающего фактора на поверхность тела у крыс, подверженных мощной анестезии, уровень фонового шума, определяющегося фоновой активностью головного мозга, и, соответственно, уровень энергии, потребляемой мозгом, был почти в два раза ниже, чем у крыс, не подвергавшихся анестезии. Из чего следует, что способность проявлять осознанное поведение является не столько свойством мозга, сколько свойством конкретного человека или животного, обладающего данным мозгом.

Польза тренировок

Современной ортодоксальной медициной установлено, что во время интенсивных физических упражнений мозг переключается на альтернативный источник энергии, то есть вместо «традиционного» питания глюкозой он переходит на потребление (сжигание) молочной кислоты – вещества, которое образуется в мышцах во время физической нагрузки.

Современные исследования добровольцев во время спортивной нагрузки показали, что выходящая из головы кровь содержит значительно меньше молочной кислоты, чем входящая. По данным исследований было доказано, что мозг не накапливает молочную кислоту, а использует ее в качестве источника энергии.

Физическая нагрузка приводит к значительному расходу глюкозы мускулатурой, поэтому уровень глюкозы в крови падает. Именно поэтому происходит переключение мозга на потребление молочной кислоты.

Пси излучения – загадки современности

Ученый мир совместно с парапсихологией уже много лет бьется над загадкой паранормальных способностей человека. До разгадки пока далеко, но одно совершенно ясно: тайна необычных способностей неординарных личностей кроется в их мозгу.

В 1972 году группа московских ученых во главе с В. П. Казначеевым зарегистрировала открытие, установившее электромагнитную связь живых организмов между собой.

Живые клетки были помещены в две камеры, разделенные между собой кварцевой перегородкой. После того как клетки в одной камере были намеренно заражены злокачественным вирусом, клетки в соседней камере тоже начали гибнуть. Это свидетельствовало о том, что живые организмы способны обмениваться между собой информацией на клеточно-волновом уровне, что впоследствии и было названо пси-излучениями.

Лабораторно при помощи энцефалографа было доказано, что источники испускаемых мозгом излучений фиксируются на фотографиях в виде белых пятнышек. У большинства людей эти пятнышки беспорядочно рассыпаны по всей поверхности мозга. Исключением оказались люди, обладающие экстрасенсорными способностями. У них источники излучения энергии концентрировались в скопления и, кроме того, выстраивались в виде луча, идущего по направлению к темени. При продолжении эксперимента передачи образа на расстояние от экстрасенса к пациенту в мозгу последнего энергетически активные центры выстраивались аналогично первоисточнику.

Современная наука считает, что способности к телепатии, ясновидению и целительству объясняются тем, что в процессе эволюции у людей лучше других органов восприятия развился зрительный канал и мозг способен переводить кожно-мускульные и другие ощущения в визуальные образы. Подобным образом, например, осуществляется связь между гуру и неофитом в эзотерике.

Энергия разума

По мере эволюции человека энергия разума задействуется в различных фазах развития в зависимости от тела, в котором он действует. Таким образом, энергия мозга прогрессирует от подсознания до простого сознания, постепенно развиваясь до самосознания, пока не достигает энергии всемирного сознания, доступного только продвинутым, на пути самопостижения йогам.

В низших царствах, таких, как царство растений и животных, энергия разума проявляется в состоянии, в котором сознание является автоматическим. Эта энергия разума известна как подсознательная или инстинктивная (на санскрите «чита»). Энергия разума человека, для которого данный уровень энергии является базовым, функционирует сложнее.

сайт - 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.

В век космических технологий кругозор необходимо расширять каждому. «Блокировка» мозговой деятельности ускоряется за счет вредных привычек, таких, как злоупотребление высококалорийными продуктами, чрезмерное употребление алкоголя, курение, бич мегаполисов – гиподинамия.

Все перечисленное способствует торможению мозговой деятельности и, как следствие, выпадению из социума. Человек становится агрессивным, падким на объективные упреки сослуживцев и домочадцев. Растет депрессивное напряжение, ведущее к физиологическим сбоям в работе организма.

Мозг является «лидером» среди внутренних органов по потреблению глюкозы, невзирая на то что масса мозга составляет 2 процента от всей массы тела человека, он потребляет около 25 процентов глюкозы в организме. Лишенный глюкозы мозг провоцирует обморок, или другим языком – потерю сознания.

Потребление энергии мозгом

Способность осознавать окружающий мир и адекватно на него реагировать зависит от мозга в целом, для чего ему необходимо потреблять энергию, поглощаемую при осознанном поведении. Осознанность поведения людей и животных, с точки зрения ученых, определяется как способность осмысленно реагировать на внешние раздражители. Для проявления осмысленной реакции на внешние раздражители задействуется одновременно большинство отделов головного мозга. При этом увеличение их активности, сравнительно с фоновой активностью головного мозга, незначительно и составляет 1 процент от всей энергии, которая потребляется мозгом.

На основании исследований ученые Йельского университета сделали выводы, что 99 процентов энергии, которую потребляет головной мозг, необходимы для постоянного поддержания состояния осознанности поведения, продиктованного именно своевременным включением в решение тех или иных задач всех областей головного мозга.

При нанесении раздражающего фактора на поверхность тела у крыс, подверженных мощной анестезии, уровень фонового шума, определяющегося фоновой активностью головного мозга, и, соответственно, уровень энергии, потребляемой мозгом, был почти в два раза ниже, чем у крыс, не подвергавшихся анестезии. Из чего следует, что способность проявлять осознанное поведение является не столько свойством мозга, сколько свойством конкретного человека или животного, обладающего данным мозгом.

Польза тренировок

Современной ортодоксальной медициной установлено, что во время интенсивных физических упражнений мозг переключается на альтернативный источник энергии, то есть вместо «традиционного» питания глюкозой он переходит на потребление (сжигание) молочной кислоты – вещества, которое образуется в мышцах во время физической нагрузки.

Современные исследования добровольцев во время спортивной нагрузки показали, что выходящая из головы кровь содержит значительно меньше молочной кислоты, чем входящая. По данным исследований было доказано, что мозг не накапливает молочную кислоту, а использует ее в качестве источника энергии.

Физическая нагрузка приводит к значительному расходу глюкозы мускулатурой, поэтому уровень глюкозы в крови падает. Именно поэтому происходит переключение мозга на потребление молочной кислоты.

Пси излучения – загадки современности

Ученый мир совместно с парапсихологией уже много лет бьется над загадкой паранормальных способностей человека. До разгадки пока далеко, но одно совершенно ясно: тайна необычных способностей неординарных личностей кроется в их мозгу.

В 1972 году группа московских ученых во главе с В. П. Казначеевым зарегистрировала открытие, установившее электромагнитную связь живых организмов между собой.

Живые клетки были помещены в две камеры, разделенные между собой кварцевой перегородкой. После того как клетки в одной камере были намеренно заражены злокачественным вирусом, клетки в соседней камере тоже начали гибнуть. Это свидетельствовало о том, что живые организмы способны обмениваться между собой информацией на клеточно-волновом уровне, что впоследствии и было названо пси-излучениями.

Лабораторно при помощи энцефалографа было доказано, что источники испускаемых мозгом излучений фиксируются на фотографиях в виде белых пятнышек. У большинства людей эти пятнышки беспорядочно рассыпаны по всей поверхности мозга. Исключением оказались люди, обладающие экстрасенсорными способностями. У них источники излучения энергии концентрировались в скопления и, кроме того, выстраивались в виде луча, идущего по направлению к темени. При продолжении эксперимента передачи образа на расстояние от экстрасенса к пациенту в мозгу последнего энергетически активные центры выстраивались аналогично первоисточнику.

Современная наука считает, что способности к телепатии, ясновидению и целительству объясняются тем, что в процессе эволюции у людей лучше других органов восприятия развился зрительный канал и мозг способен переводить кожно-мускульные и другие ощущения в визуальные образы. Подобным образом, например, осуществляется связь между гуру и неофитом в эзотерике.

Энергия разума

По мере эволюции человека энергия разума задействуется в различных фазах развития в зависимости от тела, в котором он действует. Таким образом, энергия мозга прогрессирует от подсознания до простого сознания, постепенно развиваясь до самосознания, пока не достигает энергии всемирного сознания, доступного только продвинутым, на пути самопостижения йогам.

В низших царствах, таких, как царство растений и животных, энергия разума проявляется в состоянии, в котором сознание является автоматическим. Эта энергия разума известна как подсознательная или инстинктивная (на санскрите «чита»). Энергия разума человека, для которого данный уровень энергии является базовым, функционирует сложнее.