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

Letní inspirace: Plachtové markýzy poskytnou více soukromí než slunečníky a působí luxusně

Letní inspirace: Plachtové markýzy poskytnou více soukromí než…

Ať už máte jen malý městský dvorek, prostornou terasu nebo rozsáhlou zahradu, nový trend v exteriérové výzdobě určitě oceníte. Klasické slunečníky se sice stále využívají, pomalu a jistě je však nahrazuje tento vynikající letní hit, a to díky modernímu vzhledu, funkčnosti i pocitu luxusu.

Tesco se chce stáhnout z Česka, tvrdí Financial Times. Firma spekulace nepotrvdila

Tesco se chce stáhnout z Česka, tvrdí Financial Times. Firma…

Britský obchodní řetězec Tesco podle informací deníku Financial Times zvažuje prodej svých aktivit ve střední Evropě, tedy včetně České republiky. List se odvolává na zdroje obeznámené se situací, podle nichž společnost jedná s bankéři o různých možnostech budoucnosti svého podnikání. Samotné Tesco ale tyto informace nepotvrdilo a odmítá je komentovat.

Hospodský kvíz, který se nebojí říct, že se mýlíte - nahlas a přede všemi

Hospodský kvíz, který se nebojí říct, že se mýlíte - nahlas a přede…

Vítejte u našeho hospodského kvízu. Otestujte své znalosti napříč historií, sportem i popkulturou. Deset zábavných otázek prověří váš všeobecný přehled a ukáže, zda patříte mezi ostřílené kvízové hráče.

Hodiny s kořenkami bývaly praktickým vybavením kuchyně. Dnes o ně mají zájem sběratelé

Hodiny s kořenkami bývaly praktickým vybavením kuchyně. Dnes o ně…

Ještě před několika desítkami let byly běžnou součástí mnoha českých domácností. Visely na stěně nad kuchyňským stolem, odměřovaly čas a po stranách nabízely praktický prostor pro kořenky. Tehdy je většina lidí vnímala hlavně jako užitečné vybavení domácnosti. Dnes se však na ně sběratelé dívají úplně jinak.

Nový trend v domácnosti: Parní skříň osvěží oblečení bez dlouhého pracího cyklu

Nový trend v domácnosti: Parní skříň osvěží oblečení bez dlouhého…

Klasická pračka je doma samozřejmost. Přesto se objevují zařízení, která slibují jiný přístup k péči o oblečení. Neperou v pravém slova smyslu, ale pracují s párou, teplem a pohybem vzduchu. Výsledkem je rychlé osvěžení oděvů bez nutnosti vody a pracího cyklu.

Stolní lampy z dob socialismu ožívají v aukcích. Mnoho se jich dodnes skrývá na půdách

Stolní lampy z dob socialismu ožívají v aukcích. Mnoho se jich dodnes…

Pamatujete si na ni? Těžká kovová základna, kouřové sklo, mosazné prvky a design, který dnes odborníci označují jako brutalismus. V 70. a 80. letech šlo o jednu z lamp, které bylo možné najít v tisících československých domácností. Málokdo tehdy tušil, že se z obyčejného svítidla jednou stane vyhledávaný sběratelský kousek.

V tropickém vedru po mně chtěl, abych smažila karbanátky. Moje reakce rozesmála i tchyni

V tropickém vedru po mně chtěl, abych smažila karbanátky. Moje reakce…

Bylo přes třicet stupňů, já jsem se lepila na každou židli, na kterou jsem si sedla, a manžel přišel s geniálním nápadem na oběd. Karbanátky. Smažené. V pánvi. Moje odpověď mu připadala tak vtipná, že se rozesmál.

Jablečná dřeň v kečupu? Co to o výrobku vypovídá a proč byste ho neměli kupovat

Jablečná dřeň v kečupu? Co to o výrobku vypovídá a proč byste ho…

Kečup patří k nejoblíbenějším omáčkám v českých domácnostech. Jenže jeho složení se v posledních letech výrazně proměnilo - a ne vždy k lepšímu. Podívali jsme se na to, co se skutečně děje v potravinářském průmyslu.

Za starožitné vláčky sběratelé platí tisíce. Jak poznáte vzácný kousek?

Za starožitné vláčky sběratelé platí tisíce. Jak poznáte vzácný…

Hračky z dětství často končí zapomenuté v krabicích na půdě nebo ve sklepě. Málokdo si uvědomuje, že některé kousky mohou mít na sběratelském trhu značnou hodnotu. Parní lokomotiva značky Hornby ve velikosti G, která bavila děti před desítkami let, dnes láká zájemce částkami přesahujícími 8 000 korun. Co dělá z běžné hračky vyhledávaný sběratelský artikl a jak poznat, že máte doma poklad?

Milovníci akčních filmů si zítra přijdou na své. Nova Cinema uvede legendární Dannyho parťáky

Milovníci akčních filmů si zítra přijdou na své. Nova Cinema uvede…

Pohodlně se usaďte a vychutnejte si jednu z nejlepších akčních komedií o loupežích a okouzlujících zlodějích. Když to nestihnete zítra, budete mít příležitost ještě ve čtvrtek. Zavzpomínejte na časy, kdy byly vaše oblíbené hvězdy na vrcholu mládí, krásy a kariéry.

Doporučené články

Hvězdy reality show Farma prozradily novinky ze svých životů. Konec vztahu i odchod z práce

Hvězdy reality show Farma prozradily novinky ze svých životů. Konec vztahu i odchod z práce

Fotokvíz: České komedie 80. let. U 5. fotky pohoří i největší pamětník

Fotokvíz: České komedie 80. let. U 5. fotky pohoří i největší pamětník

Pro Království hraček se v Ulici otevírá nová kapitola. Víme, jaké změny ho čekají

Pro Království hraček se v Ulici otevírá nová kapitola. Víme, jaké změny ho čekají

Osudové léto plné zakázané lásky a hitů, které zná každý. Legendární český muzikál se vrací na obrazovky

Osudové léto plné zakázané lásky a hitů, které zná každý. Legendární český muzikál se vrací na obrazovky

Daniel Krejčík se vrátil na zámek v Osečanech, kde žil s Matějem Stropnickým

Daniel Krejčík se vrátil na zámek v Osečanech, kde žil s Matějem Stropnickým

Reklama