Czy wysiłek umysłowy pozwala spalać kalorie?

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.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.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.

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o badaniach Ritter: Symulacje pomagają nam zrozumieć, jak działa mózg