Нужен ли сахар для мозга при умственной работе

Один из читателей блога, Егор Ц., поинтересовался, помогает ли сахар для мозга? Мол, многие диетологи советуют перекусывать мармеладками при напряженной умственной работе: "Калі ласка, адкажыце, а ці не пашкодзіць адсутнасць перакусаў ў вугляводамі працы мозга, асабліва ў інтэнсіўныя перыяды разумовай дзейнасці? Вось, напрыклад, адсюль: Если по роду деятельности вы часто привлекаете к работе головной мозг, то его необходимо систематически подкармливать всевозможными питательными элементами. Вось пішуць: "Если раздумья носят затяжной характер, мозг просто необходимо поддерживать в рабочем состоянии. Это можно сделать в интервалах между завтраком, обедом и ужином. В эти промежутки неплохо принимать в пищу продукты, содержащие углеводы."  Я пообещал написать на эту тему статью, что и делаю. Приятного чтения!

Действительно, у мозга с углеводами (глюкозой) отношения непростые. Дело в том, что мозг потребляет много энергии и делает это за счет исключительно глюкозы. Мышцы, например, могут использовать и глюкозу и жиры. В расчете на всю массу головного мозга содержание глюкозы в нем составляет около 750 мг. За 1 мин тканью мозга окисляется 75 мг глюкозы. Следовательно, количество глюкозы, имеющееся в ткани головного мозга, могло бы быть достаточным лишь на 10 мин жизни человека. Поэтому поступление глюкозы с кровью жизненно необходимо.

Основные тезисы статьи:

1. У нас много источников глюкозы, вот три основных депо глюкозы: глюкоза из перевариваемой пищи, глюкоза из гликогена печени, глюкоза, получаемая синтезом из аминокислот.

2. Уровень глюкозы в крови не падает. У абсолютного числа людей уровень глюкозы никогда не падает ниже нормального уровня.

3. Уровень глюкозы в крови не зависит от доли углеводов в диете (за исключением, если вы занимаетесь спортом и одновременно сидите на низкоуглеводной диете, в этом случае мышцы будут обкрадывать мозг, разовьется так называемый "углеводный грипп")

4.Единственный способ снизить уровень глюкозы в крови относительно здоровому человеку – это заниматься тяжелой физической работой на голодный желудок. 

5. Почему перекусы стимулируют?

Готовы? Поехали!

Наш мозг проделывает огромную работу. В человеческом мозге содержится приблизительно 86 миллиардов нейронов, у горилл и орангутангов, самых близких к нам по размеру мозга приматов, их около 33 миллиардов. Самый мощный электронный мозг в мире в настоящее время может выполнить 17.6 квадрильонов операций с плавающей запятой в секунду или 17.6 петафлоп. Принимая во внимание, что ум и компьютеры не совсем сопоставимы, считается, что вычислительная мощность человеческого мозга составляет 1 эксафлоп (в 57 раз больше компьютерной).

За сутки у человека весом 70 кг головной мозг потребляет примерно 100 г глюкозы. 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. 

При усилении интеллектуальной работы, затраты мозга в активном состоянии возрастают более чем в два раза. И больше всего энергии потребляет тот участок мозга, который сильнее всего работает. Больше калорий придется потратить и на непривычные задания. Так, если заставить гуманитария решать задачку по геометрии, энергозатраты его мозга сильно возрастут. 

Но имейте ввиду, что разогнать свой мозг могут люди, кто системно занимается умственным трудом, иначе говоря, умеет думать. Довести себя умственными упражнениями до степени физического истощения может далеко не каждый. Как правило, такой реакцией на умственную работу обладают ученые, математики, шахматисты.

Много сил занимают переживания, под влиянием эмоциональных переживаний энергетические затраты увеличиваются на 10—20%. А непривычно большие интеллектуальные нагрузки вкупе со стрессом, сопровождающим любой экзамен или тестирование, повышают энергозатраты организма на все 30—40%. 

Давайте сравним энергозатраты мозга и мышц. За минуту ходьбы организм сжигает 4 калории. А занятия кикбоксингом отнимают 10 калорий в минуту. А вот мозг, если ничем особенным не занят, сжигает 0,1 калории в минуту. На самом деле это не так мало, если принять во внимание, что мозг — инертная масса, составляющая всего лишь два процента человеческого тела. А вот при значительной интеллектуальной нагрузке количество сжигаемых калорий может возрасти до 1,5 в минуту. В любом случае, это меньше чем при обычной прогулке пешком!

В процесс активного мышления вовлечены, главным образом, лобные доли мозга. Проблема в том, что мы не задействуем эти доли постоянно. Поэтому, хотя мозг, в среднем, сжигает в день около 300 калорий, у него всегда остаётся возможность сжигать больше.

Наш общий запас глюкозы составляет около 20 граммов из которых примерно 5 граммов находятся в крови. Двадцать граммов глюкозы дать достаточно энергии для примерно 40 минут деятельности. Если вы просто сидите, вы можете использовать все ваши запасы менее чем за один час. Если вы идете, глюкоза может исчезнуть примерно через 15 минут. Умеренная работа может исчерпать запасы глюкозы за 4 минуты. Откуда она берется?

Итак, откуда мозг берет глюкозу?

 Своих запасов у него нет, он берет ее из крови. А в кровь глюкоза попадает из пищи и запасов. Также глюкоза может сама производится организмом из аминокислот. А теперь два тезиса.

1. Три основных депо глюкозы: глюкоза из перевариваемой пищи, глюкоза из гликогена печени, глюкоза, получаемая синтезом из аминокислот.

А) Глюкоза из перевариваемой пищи. Если вы хорошо поели, то глюкоза из длинных (медленных) углеводов продолжает поступать в течении двух-трех часов. Завершение этого процесса дает небольшой сигнал, который мы можем ошибочно принять за голод. Но это не голод, а сигнал, что организм перешел на расход гликогена. И как только печень вынуждена отдавать гликоген на энергетические нужды, она тут же посылает сигнал об этом в мозг. Но этот сигнал не значит, что гликоген закончился, а значит, что его расщепление только началось. Если вы начинает есть раньше, чем потратилась часть гликогена, для восполнения его дефицита понадобится не так уж много пищи, а всё остальное, съеденное вами, превратится в жиры и займёт место в вашем организме. 

Б) Гликоген – это животный крахмал, запасная форма глюкозы. У нас в организме он накапливается в печени и в мышцах. Мышцы накапливают гликоген для себя, а печень – преимущественно для мозга и еще для некоторых типов клеток (эритроциты и др). Инсулин подавляет расщепление гликогена, а стресс усиливает. Общая масса гликогена в печени может достигать 100—120 граммов у взрослых. У нетренированного человека общие запасы гликогена составляют около 450 гр (примерно 1800 ккал), а у тренированных людей могут доходить и до 750 гр, что дает порядка 3000 ккал. Но это касается преимущественно гликогена в мышцах.

В) Это синтез глюкозы из аминокислот. Организм может брать из белков пищи или ваших мышц. Суточная возможность глюконеогенеза – 400г глюкозы в сутки. Если вы не едите, то глюконеогенез включаеся только через 10-12 часов и увеличивается только к концу вторых суток.

2. Уровень глюкозы в крови не падает. У абсолютного числа людей уровень глюкозы никогда не падает ниже нормального уровня, он находится пределах от 4,5 до 5,5 ммоль / л и изменяется в пределах около 10-15%. Колебания сахара могут встречаться у диабетиков, спортсменов и людей с тяжелыми заболеваниями печени, но вряд ли у вас. У нас есть несколько механизмов, которые являются очень эффективными в контроле уровня глюкозы в крови и поднимают его почти сразу, как он снижается.

3. Уровень глюкозы в крови не зависит от доли углеводов в диете (она может меняться от 10 до 80% в рационе). Низкий крахмал и сахара не уменьшает уровень глюкозы в крови: мы можем поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови, несмотря на значительные колебания в поступлении углеводов и потреблении крахмала. Это связано с тем, что наша печень и почки могут синтезировать глюкозу из аминокислот (полученных из белков в рационе или наших мышц). (за исключением, если вы занимаетесь спортом и одновременно сидите на низкоуглеводной диете, в этом случае мышцы будут обкрадывать мозг, разовьется так называемый "углеводный грипп")

4. Единственный способ снизить уровень глюкозы в крови относительно здоровому человеку – это заниматься тяжелой физической работой на голодный желудок. Тяжелый физический труд и голодание действительно могут резко снизить уровень глюкозы в крови и привести к потере сознания. Увеличение метаболизма в мышечной клетке увеличивает поглощение глюкозы из крови, в этом случае мышечная масса "крадет" глюкозу у мозга, и это может привести к потере сознания. Правда, это редко случается. Запомните, что никакая умственная нагрузка не сможет сжечь столько глюкозы, чтобы снизить ее уровень в крови. 

5. Почему перекусы стимулируют? Они вмешиваются в работу гормонов и вызывают выброс инсулина, кортизола, дофамина и серотонина. Это бодрит и приносит удовольствие, кратковременный подъем сил. Но высокий подъем этих гормонов сменятся низким падением и мы вновь чувствуем нервозность, раздражительность и усталось. Но это не настоящая усталость и не настоящий голод, а следствие гормонального и нейромедиаторного дисбаланса. Все эти перепады (сахарные или инсулиновые качели) не дают спокойно работать и сильно вас отвлекают.

Перекусы очень опасны для мозга. Эту привычку можно сравнить со злоупотреблением кофеином или перекурами. Дело в том, что перекусы сладким вызывают аналогичный выброс дофамина. А кроме того они слегка подстегивают, так как сладкий перекус вызывает выброс гормона стресса кортизола. Это даст немного сил в краткосрочной перспективе, но вызовет истощение в долгосрочной. Так делают все наркотики. Тяга к сладкому и усиление аппетита во время стресса отражает только нарушенное пищевое поведение и ничего более. Глюкозы вам хватает!

6. Мозг состоит преимущественно из жира и нуждается также в жирорастворимых соединениях, которых много в овощах и ягодах. Не забывайте добавлять в рацион жиры (например, оливковое масло), так как жиры значительно улучшают всасывание жирорастворимых соединений. Например, куркумин, содержищийся в приправе куркума, обладает мощным нейропротективным действием и является жирорастворимым соединением. Но это тема отдельной статьи.

7. Не забывайте, что сахар это глюкоза только на 50%, а еще 50% - это фруктоза. Избыток фруктозы крайне опасен, я об этом писал. Кроме того, фруктоза непосредственно ухудшает работу мозга, в экспериментах крысами обнаружили, что фруктоза при регулярном включении ее в рацион в больших количествах быстро приводила к ухудшению связей между клетками мозга.