Mozak troši čak do 25% ukupnoga broja kalorija – a evo i koliko dodatnih tijekom učenja

Ljudi imaju izrazito velike mozgove koji teže 2-3% težine prosječnog ljudskog tijela. U proteklih se nekoliko milijuna godina veličina ljudskoga mozga utrostručila. Takav veliki mozak sadrži specijalne mehanizme za različite obrade informacija. To su kapaciteti za apstraktno mišljenje, učenje, smišljanje scenarija i zaključivanje. No, ova siva masa koju nosimo u glavama prilično je skupa za korištenje i sudjeluje u potrošnji čak do četvrtine kalorija cjelokupnoga organizma. O tome koliko energije zahtjeva ljudski mozak i povećava li se potrošnja kalorija pri učenju govorimo u nastavku teksta.

PublicDomainPictures/Pixabay

Osim ljudi, i drugi primati imaju velike mozgove, no ipak manje od nas i mnogo ograničenijih kapaciteta. Na pitanje zašto su kod ljudi evoluirale kognitivne moći visoke potrošnje za sad nema jednoglasnoga odgovora.

Prema hipotezi ekološke dominacije/socijalne kompeticije (EDSC) ljudski preci mogli su pokoriti mnoge od tradicionalnih neprijateljskih sila prirode. To su, između ostaloga, rat, glad, kuga i vremenske nepogode, a koje su ranije otežavale njihovo preživljavanje. Ljudska je prevlast nad ekologijom otvorila vrata novoj skupini sila odabira – natjecanju s drugim ljudima. Pravac rezoniranja ove hipoteze poziva se na složenost života u velikim i raznolikim grupama, koja zahtijeva rješavanje problema i donošenje odluka. U prvom redu to je stvaranje koalicija, kažnjavanje varalica, otkrivanje obmana i uspostavljanje složenih i promjenjivih društvenih hijerarhija.

Kako su se grupe povećavale tako se povećavala i složenost socijalnih adaptivnih problema na način da odabir djeluje u smjeru većih mozgova i potiče razvijanje inteligencije. Učinak toga, prema ovoj hipotezi, nastanak je svijesti, jezika, samosvijesti i teorije uma (sposobnosti ‘čitanja’ mentalnih stanja, odnosno vjerovanja i želja drugih osoba). Stvaranje kooperativnih lovačkih koalicija zasigurno zahtjeva izuzetne sposobnosti komunikacije, psihološke adaptacije za suradnju i pravila po kojima se raspoređuje meso.

S druge strane, Hipoteza o smrtonosnim izumima sugerira da su ljudski izumi stvorili te čak povećali relativni rizik od ozljeda i prerane smrti, stvarajući selekcijske pritiske za evoluciju opće inteligencije. Sprječavanje smrti od novih pronalazaka zahtjeva moćne kognitivne sposobnosti – dvopogodbe, predviđanje vjerojatnosti, mjere opreza i predviđanje rizika.

Prema hipotezi o smrtonosnim izumima tri su sile koje generiraju razlike između preživljavanja onih s niskom i visokom inteligencijom.

1. Dvostruka opasnost – manje inteligentni se lakše ozljeđuju i prije umiru, a posljedično i njihova djeca imaju veću smrtnost jer nema tko o njima skrbiti.

2. Porast složenosti – tehnologije postaju sve složenije i važnost inteligencije postaje sve veća u svrhu izbjegavanja novih opasnosti koje one donose.

3. Zupčanik migracije – tijekom migracija nove su okoline stvarale pritisak za još većim unaprjeđenjem tehnologije, što je stvaralo dodatne opasnosti.

Važno je naglasiti kako dane hipoteze nisu nužno kontradiktorne i da je moguće da su svojim dijelom obje točne.

Koliki je mozak potrošač?

Prosječan ljudski mozak teži oko 1.4 kilograma, a što čini 2-3% ukupne tjelesne mase. U stanju metaboličkog mirovanja mozak zahtijeva oko 20% energije tijela. Dakako, brzina metabolizma ovisi o spolu, dobi i težini osobe. Doug Boyer, izvanredni profesor evolucijske antropologije sa Sveučilišta Duke, tvrdi da mozak djeteta od 5-6 godina može zahtijevati čak do 60% sveukupne potrošnje energije tijela. Prema tome, pretpostavimo li da prosječni metabolizam u mirovanju zahtijeva 1300 kalorija, tada udio koji potražuje mozak iznosi 260 kalorija, što znači 10,8 kalorija u 60 minuta ili 0.18 kalorija svake minute.

Dakle, ako je mirujuće metaboličko stanje: 1300 kcal, tada
-15,04 grama cal/sec = 62.93 J/sec = oko 63 W
-20% od 63 W = 12,6 W

Prema tome, prosječni ljudski mozak troši oko 12 W, a što čini tek petinu energije koju zahtijeva žarulja od 60 W.

Iz navedenoga možemo zaključiti da je, za razliku od ostalih organa, mozak vrlo ekonomičan. Primjerice, samo jedna minuta hodanja zahtijeva 4 kalorije. A koliko kalorija je potrebno da biste pročitali ovaj članak? Pa, otprilike 1,5 kalorija po minuti.

Kamo kalorije odlaze?

Mozak se sastoji od neurona, stanica koje komuniciraju s drugim neuronima i prenose poruke iz tjelesnih podražaja i u njih. Da bi prenijeli signale, neuroni proizvode neurotransmitere, a da bi ih proizveli moraju izlučiti 75% glukoze i 20% kisika iz krvi. Nije cijeli mozak kao takav potrošač kalorija, već je to frontalni režanj koji prema svemu sudeći zahtijeva glukozu za obavljanje svojih funkcija.

Ipak, mnogo razmišljanja neće dovesti do toga da budeš fit. Drugim riječima, matematičar nikad neće izgledati kao atletičar. Za razvitak mišića i six-packa bit će potrebno malo i vježbati jer većina utroška mozga odlazi na održavanje tijela na životu. A živjet se mora, kažu.

Brain fitness

U posljednje se vrijeme dosta govori o brain fitnessu, pa se starijim ljudima preporučuje rješavanje križaljki i slične stvari. No, većina znanstvenika ne misli da su takve metode suviše učinkovite i njima se nećemo ovdje baviti.

Zanimljivo je da se velik broj učenika, primjerice, nakon rješavanja državne mature osjeća se iscrpljeno. Taj fenomen ne dolazi samo od jakog mentalnog naprezanja već visokog stanja koncentracije u kombinaciji s velikom količinom stresa kojom su izloženi. Osobe koje se bave intelektualnim radom svakodnevno, bilo profesionalno ili rekreativno, njihov mozak postaje učinkovitiji i ekonomičniji. Suočavati svoj mozak s nepoznatim i novim stvarima za njega je svojevrsni workout.

Zahtjevni kognitivni zadaci

Mozak će povećavati svoju potrošnju onda kada je izložen zadacima za koje nema stvorenu nikakvu rutinu. Takvi zadaci razlikuju se od osobe do osobe. Profesorica psihologije i neuroznanosti sa Sveučilišta Ottawa, Claude Messier, otkriva što takvi zadaci podrazumijevaju. Primjerice, tvrdi da su to učenje sviranja novoga instrumenta ili smišljanje inovativnih poteza tijekom partije šaha.

”Pri učenju nečega sasvim novoga vaš se mozak mora prilagoditi i povećati prijenos energije u dio mozga koji je aktiviran za vrijeme vježbe” tvrdi Messier. Nakon što postanemo nešto vještiji u izvođenju takve vježbe, mozak prestaje tako naporno raditi i s vremenom zahtjeva sve manje uložene energije.

Učenje novih aktivnosti i zahtijevanje prilagodbe od strane mozga utrošit će nešto više energije. No,  treba imati na umu da se neće raditi o previše značajnoj količini energije. Dok smo površinski svjesni nama prezentnih mentalnih stanja, ono što se odvija ‘iza zavjese’ velika je većina mentalnih procesa kojih nismo niti možemo biti svjesni. Za obavljanje tih svijesti skrivenih funkcija mozak zahtijeva ogromnu količinu energije.

Slučaj ‘Anatoly Karpov’

Poznati ruski šahist Anatoly Karpov ostao je upamćen, između ostaloga, po naglom mršavljenju od čak 10 kilograma za vrijeme šahovskoga turnira. Mnogi su bili zabrinuti za njegovo zdravlje, ali ono nije bilo izoliran slučaj. Iako je to najveći zabilježeni gubitak kilograma, šahisti su skloni trošiti čak do 6.000 kalorija bez ustajanja sa stolca.

Čini se da odgovornost za ovakve učinke potrošnje energije imaju stres i smanjenje unosa hrane. Elitni šahisti izloženi su velikom pritisku koji dovodi do stresa. Daljnje su posljedice povećanje otkucaja srca, ubrzano disanje i znojenje. Uzmemo li u obzir da partija traje i do 8 sati unutar kojih nije moguće ništa pojesti, ovakav gubitak kilograma prestaje biti predmet čuđenja.

Što zaključujemo?

Samo naprijed s učenjem. Mozak radi čak i dok mi spavamo, pa se u suštini nikada u potpunosti ne odmara.  Rutinsko učenje neće dovesti do značajnog porasta potrošnje energije.

Ipak, mozak povećava potrošnju energije pri napornim i zahtjevnim kognitivnim zadacima. No, ta potrošnja neće biti tako značajna ne radi li se o mozgu nepoznatim obrascima. Drugim riječima, mozak će dodatno trošiti onda kada ga izlažete obrascima i uvjetima koji su mu nepoznati. Budući da je učenje nešto na što vas pokušavaju naviknuti od prvoga dana prvoga razreda osnovne škole, učenje neće uzrokovati gubitak kilograma.

Sori, ovo nije još jedan članak koji će poduprijeti tvoju post-racionalizaciju pri traženju razloga ‘zašto nisam naučio za kolokvij’.

Ako želiš dodatno naučiti, predlažemo ti da se ulogiraš u naš novi sustav za učenje – kvizovi.srednja.hr