Когда все плохо и мозг совсем не работает, хочется шоколадку... Замечали? Это вовсе не значит, что после съеденной шоколадки мозг моментально начнет работать лучше и выдаст готовое решение. Однако настроение точно улучшится.
Вы научитесь находить решения в любых обстоятельствах, если изучите разные способы мышления на нашей программе «Когнитивистика». А сегодня в нашем фокусе – внимание и концентрация, питание для мозга и то, как мозг использует глюкозу.
Энергия мозга: как работает наш внутренний двигатель?
Ученые подсчитали, что наш мозг составляет примерно 2% массы тела, и при этом потребляет около 20% всей энергии организма. И это в состоянии покоя. Большая часть этой энергии идет на работу нейронов: поддержание мембранного потенциала, передача сигналов (синаптическая активность), восстановление после активации [P. Magistretti, I. Allaman, 2015]. Нейроны и глиальные клетки работают в тандеме, а глюкоза – это основной субстрат, из которого мозг получает энергию.
Для справки:
- Нейроны – это клетки, являющиеся структурной и функциональной единицей нервной системы, которые обрабатывают и передают информацию с помощью электрических и химических сигналов.
- Глиальные клетки – это вспомогательные клетки нервной ткани, которые поддерживают, защищают и обеспечивают жизнедеятельность нейронов. Они заполняют пространства между нейронами, участвуют в метаболических процессах, выполняют иммунные и защитные функции, а также формируют миелиновые оболочки.
- Глюкоза – это простой углевод, который служит основным источником энергии для всех клеток организма, особенно мозга.
Давайте посмотрим, как работает мозг и как это все функционирует.
Чем питается мозг и почему ему нужна глюкоза?
Организм получает глюкозу из углеводов, поступающих с пищей, и именно глюкоза поддерживает постоянный уровень энергии. При дефиците возможны ухудшения когнитивных функций (внимание, память) и нарушения восприятия [P. Mergenthaler et al., 2013].
Чтобы поддерживать внимание и когнитивные процессы, нейроны нуждаются в непрерывном поступлении энергии. Глюкоза из крови поступает в клетки и превращается в аденозинтрифосфат, главный источник энергии для всех клеток организма, включая клетки мозга, который питает синаптическую передачу, работу рецепторов и другие процессы.
Наличие достаточного уровня глюкозы в крови улучшает внимание и память: эксперименты давно показали, что после приема глюкозного раствора люди справляются с задачами внимания быстрее и точнее [D. Benton et al., 1993]. Соответственно, при снижении доступности глюкозы (например, после голодания) падает внимание, увеличивается число отвлекающих мыслей [L. Birnie et al., 2015]. И это весьма интересное наблюдение.
Энергия и концентрация: как мозг распределяет ресурсы?
Некоторые нейроны могут «чувствовать» концентрацию глюкозы и реагировать на ее изменения. Эти механизмы важны как для энергетического баланса, так и для регуляции когнитивных функций [M. Bentsen et al., 2019]. Когда метаболизм глюкозы «сбоит», мозг может испытывать энергетический голод, а в организме развиваются различные нарушения, в частности, диабет [P. Mergenthaler et al., 2013].
Отметим, что, несмотря на ключевую роль глюкозы, мозг способен переключаться на другие пути при необходимости: использование лактата, кетоновых тел и резервов гликогена [D. Keller et al., 2014]. Глиальные клетки могут запасать гликоген, преобразовывать глюкозу и предоставлять лактат, который нейроны могут использовать как дополнительное топливо [M. Bélanger et al., 2011]. Особенно, когда нагрузка высокая.
Для справки:
- Лактат или молочная кислота – это продукт клеточного метаболизма, который образуется при расщеплении глюкозы.
- Гликоген – это сложный углевод, который является основным резервом энергии в организме, запасается главным образом в печени и мышцах. Он состоит из множества соединенных молекул глюкозы и служит источником этой глюкозы, когда организму нужна энергия, например, во время физических нагрузок или при снижении уровня сахара в крови.
- Кетоновые тела – это ацетон, ацетоуксусная и бета-оксимасляная кислоты, которые образуются в печени при расщеплении жирных кислот в качестве альтернативного источника энергии для мозга и других тканей, когда глюкоза недоступна.
В норме уровень кетоновых тел в организме крайне низок, но повышенное содержание (кетонурия) может указывать на сахарный диабет, голодание или кето-диету, при которых организм вынужден использовать жир для получения энергии.
Так или иначе, глюкоза остается основным источником энергии для мозга. При повышении нейронной активности растет потребление глюкозы в активных участках мозга [G. Dienel, 2019]. При активации 70% энергии мозга расходуется на синаптическую активность, нейротрансмиссию, ионовую «перекачку», а оставшиеся 30% на базовые процессы, такие как поддержание мембран, транспорт, клеточный «фон» [C. Rae et al., 2024].
Мозг сам «решает», какие области активировать: при концентрации внимания ресурсы перенаправляются к кортикальным и передним участкам, менее нужные участки временно «отключаются». При продолжительной нагрузке происходит снижение внимания, уменьшение скорости обработки информации и т.д.
Проще говоря, если задачу сложно выполнять, мозг «отдает» энергию туда, где вознаграждение или полезность выше. Что делать, если задач много, а вы уже осведомлены о вреде избытка сахара и прочих продуктов, где много простых углеводов? Выход есть!
Как повысить энергию мозга без вреда для здоровья?
В ряде классических исследований показано, что умеренное добавление глюкозы (в виде раствора или сладкого напитка) перед выполнением когнитивных тестов улучшает показатели памяти и внимания, особенно у пожилых участников [K. Gillespie et al., 2023].
Что делать и как найти баланс? Итак, глюкоза и мозг: как улучшить внимание – рекомендации специалистов [H. LeWine, 2024].
Рациональное питание и стабильное поступление глюкозы:
- Предпочитать сложные углеводы с низким гликемическим индексом – бобовые и цельнозерновые продукты, овощи и фрукты – чтобы избегать резких скачков глюкозы и последующих спадов.
- Поддерживать баланс углеводов с белками и здоровыми жирами (омега-3, мононенасыщенные жиры), которые замедляют усвоение сахара и дают длительный эффект.
- Включить в рацион продукты, поддерживающие мозг: зеленые листовые овощи, ягоды, орехи, жирную рыбу. Все они содержат антиоксиданты, витамины, жиры, необходимые для нейронной функции.
- Практиковать небольшие приемы пищи без долгих перерывов – так, чтобы не доводить себя до сильного голода. Это поможет поддерживать стабильный уровень глюкозы и избегать энергетического спада.
- Практиковать здоровые перекусы – цельные фрукты, орехи, йогурт с низким содержанием сахара помогут «дотянуть» до следующего приема пищи без резких падений уровня глюкозы.
Физическая активность:
- Умеренная физическая активность – ходьба и самые простые упражнения улучшают кровоток, усиливают обмен веществ и стимулируют нейрогенез.
- Короткие перерывы для разминки – дыхательные упражнения улучшают доставку кислорода и обмен веществ, что повышает ощущение бодрости.
Сон и восстановление:
- Качественный сон критически важен – во время сна мозг очищает метаболиты, восстанавливает энергетические резервы и регулирует метаболизм.
- Недостаток сна опасен – это ухудшает чувствительность к инсулину, нарушает гомеостаз и негативно влияет на внимание и энергию.
Профилактика стрессов и перегрузов:
- Хронический стресс и перегрузка утомляют «энергетическую систему», повышают расход энергии. Практики управления стрессом (медитация, дыхание, отдых) помогают сохранять ресурс мозга.
- Искусственные стимуляторы (кофеин, энергетические напитки с избытком сахара) как основной способ «прокачки» могут вызвать скачки и последующие спады уровня глюкозы н «перегрузить» метаболическую систему.
Это основные рекомендации, как повысить энергию мозга и как улучшить внимание.
Резюме
Итак, мы разобрались, как внимание и концентрация связаны с уровнем глюкозы в крови и как мозг использует глюкозу для получения энергии. Глюкоза является основным топливом для нейронов и глиальных клеток, обеспечивая синаптическую активность, передачу сигналов и устойчивость когнитивных функций.
При недостатке глюкозы снижается внимание, ухудшается память и скорость обработки информации, а избыток вызывает впоследствии энергетические спады. Оптимальная работа мозга достигается за счет сбалансированного питания, сна, физической активности и профилактики перегрузок.
Мозг не способен долго хранить запасы энергии и нуждается в постоянном притоке глюкозы из крови. Она превращается в аденозинтрифосфат – основной источник клеточной энергии, поддерживающий работу нейронов. Без достаточного количества глюкозы когнитивные функции ухудшаются.
Хотя мозг составляет лишь около 2% массы тела, он потребляет примерно 20% всей энергии организма. Большая часть этой энергии расходуется на синаптическую активность и передачу нервных сигналов.
Когда уровень глюкозы падает, мозг теряет способность поддерживать устойчивое внимание. Исследования показывают, что люди медленнее реагируют и чаще отвлекаются при энергетическом дефиците.
Глиальные клетки помогают нейронам получать топливо, запасая гликоген и превращая его в лактат – дополнительный источник энергии. Это особенно важно при высокой нагрузке или временном дефиците глюкозы.
Шоколад способен кратковременно улучшить настроение, но не гарантирует устойчивого повышения концентрации. Эффективнее употреблять сложные углеводы, которые поддерживают стабильный уровень энергии.
Цельнозерновые продукты, бобовые, орехи, жирная рыба и зеленые овощи снабжают мозг нужными питательными веществами. Они обеспечивают медленное высвобождение глюкозы и защищают нейроны антиоксидантами.
Во время сна мозг восстанавливает энергетические запасы и очищается от метаболитов. Хронический стресс и недосып истощают энергетическую систему мозга, снижая концентрацию и способность к обучению.
Энергия мозга напрямую зависит от стабильного уровня глюкозы, и именно она обеспечивает внимание и концентрацию. Однако для эффективной работы мозга важно не просто получать больше сахара, а поддерживать стабильное, сбалансированное поступление энергии с помощью правильного питания, сна и умеренной активности. Больше о возможностях мозга вы узнаете на нашей программе «Когнитивистика». А сейчас давайте проверим, как вы усвоили основные понятия темы, с помощью небольшого теста:
