Proč lidský mozek spotřebuje tolik energie a nezastaví se ani ve spánku

Proč lidský mozek spotřebuje tolik energie a nezastaví se ani ve spánku

Foto: Pexels

Publikováno:
5 min
Pamatujte, že každý komentář bývá zprávou o komentujícím.
Děkujeme za vaše komentáře.

Lidský mozek představuje pouhá dvě procenta tělesné hmotnosti, ale přesto spotřebuje pětinu veškeré energie, kterou tělo v klidu potřebuje. Tato mimořádná spotřeba souvisí s nepřetržitým vysíláním elektrických signálů mezi neurony. Co přesně dělá náš mozek tak energeticky náročným orgánem a jak tato skutečnost ovlivnila evoluci člověka?

Reklama
Obsah článku
  1. Kam mizí energie v mozku
  2. Rozdíly mezi šedou a bílou hmotou
  3. Mytus o zvýšené spotřebě při intenzivním myšlení
  4. Deseti procentní mozek – pouze mýtus
  5. Vliv energetických potřeb na evoluci

Mozek patří mezi nejnáročnější orgány z hlediska spotřeby energie v celém lidském těle. V klidovém stavu u průměrného dospělého člověka spotřebovává přibližně 20 procent celkové energie organismu. Hlavní funkcí mozku je zpracovávání a přenos informací prostřednictvím elektrických impulzů, což představuje z energetického hlediska mimořádně nákladný proces.

Kam mizí energie v mozku

Přesná procenta jsou obtížně měřitelná, nicméně vědci disponují poměrně přesnými odhady distribuce energie v různých částech mozku. Výzkumy provedené na myších mozkové kůře ukazují zajímavé rozložení: zhruba čtvrtina mozkové energie směřuje k udržování samotných neuronů a gliových buněk při životě – jde o základní buněčné procesy nezbytné pro fungování každé živé buňky. Zbývajících 75 procent energie se využívá na signalizaci – tedy odesílání a zpracovávání elektrických signálů napříč mozkovými okruhy. Tyto hodnoty jsou pravděpodobně velmi podobné i u lidí.

Největší část této energie se spotřebovává v synapsích – miniaturních mezerách mezi mozkovými buňkami, kde dochází k odesílání a přijímání signálů. Buňky zde neustále pumpují ionty do prostoru mezi jednotlivými buňkami – vyměňují draslík a sodík, čímž vytvářejí elektrické náboje. Tato pumpovací aktivita je fundamentální pro fungování mozkových okruhů, ale zároveň extrémně energeticky náročná.

Rozdíly mezi šedou a bílou hmotou

Mezi dvěma hlavními typy mozkové tkáně existují výrazné rozdíly v energetické náročnosti. Šedá hmota vyžaduje podstatně více energie než bílá hmota. Bílá hmota, složená ze svazků axonů, obsahuje velké množství myelinu – tukové látky, která obaluje axony a izoluje je, aby nedocházelo k úniku elektřiny. Díky této izolaci využívá bílá hmota pouze 20-25 procent energie ve srovnání se šedou hmotou, která se skládá z dendritů, buněčných těl a míst synapsí.

Jednotlivé funkce mozku mají odlišné energetické nároky. Oblasti zodpovědné za zpracování sluchových podnětů potřebují více energie než čichový systém nebo části mozku odpovědné za paměť. Sluch vyžaduje velmi rychlou a přesnou signalizaci – není žádoucí, aby se zvuk nebezpečí jakkoliv opozdil. Relativně pomalé procesy jako čich nemají stejně intenzivní energetické potřeby.

Mytus o zvýšené spotřebě při intenzivním myšlení

Pro pochopení energetické náročnosti mozku jsou klíčové dva faktory. Mozek vyžaduje nákladnou elektrickou energii pro své fungování a nikdy se nevypíná. Dokonce i během nočního spánku spotřebovává mozek přibližně stejné množství energie jako během dne. Během odpočinku neurony neustále komunikují a vzájemně si aktualizují informace o tom, co se děje. Právě jejich neustálá bdělost je místem, kde se spotřebovává většina energie.

„Pokud konkrétní úkol vyžaduje aktivitu určité oblasti mozku, energetické potřeby této oblasti se skutečně zvyšují. Tento nárůst lze pozorovat na fMRI snímku – oblast bude jasně červená tam, kde jsou obvody obzvláště aktivní. Pokud například mluvíte s jinou osobou, Brocova oblast spojená s tvorbou řeči se stane aktivnější. Navzdory tomu, co byste mohli z jasných barev předpokládat, je nárůst energie minimální – maximálně asi osm procent“, vysvětluje Simon Laughlin z cambridgeské univerzity.

Na rozdíl od svalů v noze, kde se spotřeba energie může při chůzi ve srovnání se sezením zvýšit třikrát až čtyřikrát, mozek vyžaduje relativně stabilní množství energie – ať už řešíte složitý matematický problém, nebo zíráte do prázdna. Tento nárůst je minimální v porovnání s velkým množstvím energie, kterou potřebuje jako základní úroveň.

Deseti procentní mozek – pouze mýtus

Existuje rozšířený mýtus, že využíváte pouze 10 procent svého mozku a kouzelná pilulka by mohla odemknout zbývajících 90 procent. Většina vašich neuronů je po dlouhou dobu relativně tichá a čeká, až bude aktivována. Dělají to však proto, aby zůstaly energeticky efektivní. Kdybyste nějakým způsobem ztrojnásobili počet neuronů aktivovaných současně, potřeba mozku po kyslíku by se dramaticky zvýšila a pravděpodobně by využíval tolik energie, kolik vaše nohy při sprintu.

Vliv energetických potřeb na evoluci

Mozek nemá zásobu energie, kterou by mohl uschovat pro případ potřeby. Na rozdíl od svalů, které mohou ukládat přebytečné sacharidy, musí být mozek neustále zásobován kyslíkem a energií, aby správně fungoval. Pokud je přívod krve do mozku přerušen nebo narušen – například během mrtvice nebo úrazu hlavy – neurony začnou rychle vypínat.

To se může zdát jako nedostatek, ale je to integrální součást fungování mozku. Kdyby mozek obsahoval buňky, které ukládají záložní energii, tyto buňky by zabíraly místo mezi neurony. To by zvýšilo vzdálenosti, které by elektrické signály musely překonat, a potřebovaly by k tomu více energie. Rané organismy mohly mít nervové systémy zahrnující tyto druhy pojistek, ale během milionů let evoluce jsme obětovali tuto záložní energii ve prospěch efektivity. To nás sice činí náchylnějšími k poranění, ale také nám to umožňuje využívat výhod složitých mozkových obvodů.

Reklama

Možná jste zmeškali

Kdo všechno straší v londýnském Toweru? Mnoho známých osobností zde bylo uvězněno a popraveno

Kdo všechno straší v londýnském Toweru? Mnoho známých osobností zde…

V Toweru bylo údajně spatřeno celkem třináct různých duchů, včetně medvěda z místního zvěřince. Nejvýznamnějšími přízraky jsou však významní aristokraté včetně členů královských rodin.

Brutalita v překrásné Kambodži. Genocida národa v režii Pol Pota

Brutalita v překrásné Kambodži. Genocida národa v režii Pol Pota

V roce 1975 získali Rudí Khmerové pod vedením Pol Pota kontrolu nad kambodžskou vládou s cílem přeměnit Kambodžu v komunistický stát. Poslední rozsudek nad zločiny proti lidskosti padl až v roce 2022.

První vládce na našem území nebyl Sámo, ale někdo dávno před ním. Marobud je zároveň prvním obyvatelem Čech, kterého známe jménem

První vládce na našem území nebyl Sámo, ale někdo dávno před ním.…

Marobud byl spolu se svým protivníkem Arminiem nejvýznamnějším germánským vůdcem své doby. Jako dítě byl vychován v Římě, později se vrátil domů, kde vytvořil obrovskou a mocnou říši. Zároveň byl silným konkurentem Římského impéria. 

Konstantinopole, nové hlavní město Římské říše. Důvodů, proč už jím nebyl Řím bylo hned několik

Konstantinopole, nové hlavní město Římské říše. Důvodů, proč už jím…

Starobylé město Byzantion, postavené v sedmém století př. n. l., se ukázalo být cenným městem jak pro Řeky, tak pro Římany. Protože leželo na evropské straně Bosporského průlivu, pochopil císař Konstantin jeho strategický význam a po sjednocení říše v roce 324 zde vybudoval své nové hlavní město – Konstantinopol.

Pirátství je staré jako námořní plavby: Nejstarší mořští bandité řádili již před 8 tisíci lety

Pirátství je staré jako námořní plavby: Nejstarší mořští bandité…

Oceány starověku i raného novověku poskytovaly nejen mírné podnebí, zdroje a příležitosti pro obchodní výměnu, hrály také ústřední roli v kulturním životě. Toto období dějin poznamenal zvýšený průzkum, cestování a obchod a raně moderní přímořské státy byly kulturními prostory a kontaktními zónami.

Český architekt vystavil rumunskému vládci ohromující palác v údolí krvelačných upírů

Český architekt vystavil rumunskému vládci ohromující palác v údolí…

Proč si rumunský kníže Karel I. nechal postavit své letní sídlo – hrázděný hrad s vnitřním dvorem, podobou spíše lovecký zámeček, zrovna v divokém údolí řeky Prachova v Jižních Karpatech? Významně se zde promítla česká stopa.

Věřte nám, že na tato nejděsivější místa se podívat nechcete

Věřte nám, že na tato nejděsivější místa se podívat nechcete

Jsou místa na světě, která rozhodně stojí za návštěvu, a rádi se na ně vracíme. Pak také existují místa, kam se vydá jen opravdový odvážlivec. Toto je 5 nejstrašidelnějších míst na zemi.

Paranormální jevy ve starém domě v Hongkongu. Do této budovy jen tak někdo nevkročí

Paranormální jevy ve starém domě v Hongkongu. Do této budovy jen tak…

Opuštěný dům v lukrativní čtvrti Hong Kongu láká zvědavé lovce duchů. Většina těchto odvážlivců však dům záhy s křikem opouští.

Tragédie nejkrásnější dcery posledního ruského cara. Osud nebyl příznivý k ní, ani k její rodině

Tragédie nejkrásnější dcery posledního ruského cara. Osud nebyl…

Když se řekne tragédie rodu Romanovců, většina lidí si vybaví osud princezny Anastázie. Stejně tak tragický a výrazný byl ale život Marie, Anastáziiny sestry a nejkrásnější dcery posledního ruského cara.

Inuksuk, mohyla, která měla zcela zásadní důležitost nejen pro Inuity

Inuksuk, mohyla, která měla zcela zásadní důležitost nejen pro Inuity

Při cestách po severských krajinách můžete narazit na pozoruhodné kamenné útvary, které vytvořila lidská ruka. Jedná se o tzv. inuksuky. Co jsou zač a jaký je jejich skutečný význam?

Doporučené články

Dnes v 17:25 10 milionů českých diváků zkoprní: Nova Cinema odpálí 155 minut nejmonumentálnějšího západoněmeckého westernu

Dnes v 17:25 10 milionů českých diváků zkoprní: Nova Cinema odpálí 155 minut nejmonumentálnějšího západoněmeckého westernu

Zítra v Ulici: Ve čtvrtek sílí Magdino podezření a Vanda bude přistižena, jak slídí

Zítra v Ulici: Ve čtvrtek sílí Magdino podezření a Vanda bude přistižena, jak slídí

Vypadá jako poklidná vesnice. Pak shoří kostel a všechno se začne rozpadat

Vypadá jako poklidná vesnice. Pak shoří kostel a všechno se začne rozpadat

Kvíz o Nadě Konvalinkové a prověrka paměti k ikonickým rolím oblíbené české herečky

Kvíz o Nadě Konvalinkové a prověrka paměti k ikonickým rolím oblíbené české herečky

Michaela Dolinová má práci, kterou by u známé rosničky čekal málokdo

Michaela Dolinová má práci, kterou by u známé rosničky čekal málokdo

Reklama