Продукты питания для нашего мозга

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Мозг — признанный лидер по потреблению глюкозы среди внутренних органов. И это невзирая на свой достаточно скромный вес. Примерно четверть ежедневно поступающей в организм глюкозы используется мозгом. Каким образом нейроны мозга способны потреблять такой большой объем энергии? Является ли такая расточительность для организма эволюционно устаревшим механизмом? А может природа давно уже подчинила энергетическую зависимость мозга поставив ее под особый контроль? И как в итоге в клетках мозга протекают процессы энергетических превращений?

Распределение «богатства»

Общеизвестно что для нормального функционирования всех органов нашего тела необходима энергия. Бόльшую часть энергии при обычном рационе человек получает путем превращения поступающих в организм углеводов в глюкозу и разложения последней до углекислого газа и воды что сопровождается запасанием необходимой для нас энергии в виде аденозинтрифосфатов (АТФ) или других макроэнергетических соединений.

Каким же образом осуществляется распределение полученного организмом «богатства» в виде источников энергии — согласно законам социализма (равное количество для каждого) или капитализма? Оказалось что даже в условиях нашего организма запасы энергии расходуются среди всех органов неравномерно. И здесь это распределение скорее напоминает разделение «по заслугам». Обычно мозг использует до 50% всей глюкозы поступающей из печени в кровь что соответствует примерно 100 граммам глюкозы в день. Не так уж мало для мозга вес которого равен приблизительно двум процентам от массы всего тела. Установление ведущей роли мозга в потреблении энергетических запасов легло в основу теории «эгоистичного мозга» («selfish brain» theory) [1].

Такое интенсивное расходование энергии мозгом обусловлено с одной стороны большими затратами общей энергии клеток на генерацию трансмембранных ионных градиентов [2] и нервных импульсов а с другой — на ведение «домашнего хозяйства»: процесса обеспечивающего целостность и нормальное функционирование клеток мозга. Соотношение между этими двумя процессами оценивается как 2:1 [3]. Самое активное участие в энергозависимых процессах мозга принимают две группы клеток — нейроны и астроциты.

Самые полезные продукты для ума

Продуктов стимулирующих мозговую деятельность огромное множество главное при их выборе придерживаться простого правила:

• Экологичность
• Польза употребления (подтверждения наукой)
• Отсутствие противопоказаний

Итак вот наша подборка лучших продуктов питания для мозга:

Ягоды

Черника ежевика и малина – полны антиоксидантов — задерживающих старение мозга ускоряющих приток крови к мозгу. Вышеназванные ягоды содержат и множество компонентов полезных для улучшения памяти.

Черника

повышает способность к обучению и усиливает остроту зрения. Достаточно употреблять названные ягодки один раз в день для достижения отличных результатов.

Вы можете в домашних условиях приготовить вкуснейший и очень полезный коктейль

для этого вам понадобиться: смесь черники черничного йогурта половинка банана и молотый лед.

Морепродукты (рыба устрицы)

Очень полезно для здоровья особенно для мозга — употреблять рыбу

. Давно известно что быстрая и плодотворная работа мозга невозможна без Омега-3 и 8 аминокислот. Именно поэтому
красная рыба (лосось и семга)
а в частности
дикий лосось
обязательно должны присутствовать в рационе каждого человека. Если есть всего одну порцию рыбы в неделю то можно значительно уменьшить свои шансы на болезнь Альцгеймера.

Во многих странах тунец

внесен в список обязательных продуктов которые человек должен употреблять хотя бы раз в неделю и это неспроста ведь тунец — один из важнейших продуктов питающих мозг.

Любая рыба содержит большое количество полезного для мозга фосфора и придающего ясность уму йод.

Устрицы

— весьма полезный продукт для работы головного мозга. Причина тому высокое содержание цинка и железа что позволяет сохранить остроту ума и улучшить способность легко вспоминать необходимые факты.

Орехи семечки

Практически все виды орехов очень полезны для мозга. Набор содержащихся в них питательных веществ способствует ясному мышлению взгляд на жизнь меняется на позитивный и все это благодаря жирным кислотам омега-6 и омега-3 выполняющих роль антидепрессантов.

В некоторых орехах и семенах к тому же много тиамина и магния которые улучшают память когнитивные функции и питание мозга.

Грецкий орех

– отличный источник цинка калия кальция магния железа и фосфора. Эти вещества являются главными составляющими клеток мозга. Грецкий орех также богат витаминами С Р РР благодаря чему мозговая активность повышается.

Бразильский орех

(один из самых жирных орехов) – богатейший источник селена (самый нужный элемент для головного мозга).

Тыквенные семечки

вмещают в себя большое количество цинка различных кислот витамины А и В все это способствует снижению общей утомляемости организма и улучшает настроение. Если вы хотите получить еще больше интересной информации об орехах и их пользе то рекомендую пройти по ссылке а о пользе семечек вы узнаете из статьи.

Оптимальная суточная доза: 30 – 50 грамм есть и противопоказания: людям склонным к аллергическим реакциям нужно быть предельно осторожными. Употребление орехов в больших дозах может обернуться обострением заболевания поджелудочной железы и печени.

Пряная пища

• Карри.
  Основной ингредиент в порошке карри — куркумин в нем полно антиоксидантов. А они как раз борются против старения мозга поддерживая когнитивные функции ухудшающиеся с возрастом.

• Шафран –
  его называю «царем приправ» содержит целый комплекс минеральных веществ большое количество витаминов группы В аскорбиновую кислоту. Шафран улучшает работу мозга остроту зрения и даже лечит нервные расстройства.

• Корица
  – выводит из организма ненужную соль и способствует активной деятельности мозга а все благодаря содержанию трех важных компонентов: коричневый спирт коричневый альдегид и циннамилацетат.

Добавляйте различные специи в блюда ведь они не только улучшают вкус но и очень полезны для здоровья.

Овощи

• Морковь
  – кладовая витаминов содержит большое количество лютеолина соединения которое может снизить возрастной дефицит памяти и риск развития воспалительных заболеваний головного мозга. К тому же морковь содержит в себе бета – каротин (источник ретинола) необходимого для хорошего зрения. Одна морковь – суточная доза витамина А. Морковный сок же специалисты рекомендуют употребить не более 200 грамм в день.
• Свекла
  – богата железом йодом и глюкозой то есть всеми важными веществами для плодотворной работы нашей головы. Рекомендуется съедать 150 г свеклы в день но не более. Употребляйте как вареную так и сырую мякоть корнеплода. А вот свежеприготовленный сок лучше развести с другим соком например яблочным.
• Капуста и шпинат
  – это еще одни полезные продукты которые очень нужны для мозга. Отлично помогают когда есть необходимость вспомнить подзабытую информацию.

Имейте в виду!

Шпинат противопоказан при некоторых заболеваниях почек и желчного пузыря.

Фрукты

Яблоки груши абрикосы

— содержат железо помогающее насытить мозг необходимым для поддержания активности кислородом. Для взрослого человека рекомендуется ежедневно употреблять не менее 300 – 400 грамм фруктов в день.

Это конечно же не все продукты питающие мозг но думаю этого уже достаточно чтобы стать более работоспособным активным и жизнерадостным человеком.

Питайтесь с пользой. Будьте здоровы и позитивны. И помните что не менее важная и полезная «пища» для мозга — регулярные упражнения для развития мышления.

Роли предопределены

Нейроны — это высокоспециализированные клетки способные генерировать и проводить электрические импульсы. Это — клетки-специалисты так как функция каждого нейрона строго определена. В течение долгого времени происходит так называемый процесс обучения нейрона выполняемой им функции. Средний человеческий мозг содержит около 100 миллиардов обученных нейронов и в среднем каждый нейрон соединяется с 1000 других нейронов. Это приводит к образованию обширных и сложных нейронных сетей которые служат основой для обработки и передачи мозгом информации. Ввиду сложных интегративных взаимодействий каждого нейрона замена этих клеток в нейронных сетях с сохранением целостности выполняемой ими функции почти (если не совсем) невозможна.

Астроциты — это специализированные глиальные клетки чья функция заключается главным образом в обеспечении нейронов энергетическими ресурсами и в борьбе с активными формами кислорода (АФК) и азота [4]. При этом количество астроцитов в мозге в несколько раз превышает количество нейронов и в результате получается что каждый нейрон включен в целый ансамбль астроцитарных клеток.

Довольно разные функции нейронов и астроцитов определяют и разные пути использования энергетических ресурсов этими клетками. Глюкозо-6-фосфат образующийся из глюкозы нейронами по большей части направляется в цепь метаболических превращений пентозофосфатного пути (ПФП) а в астроцитах вовлекается в цепь гликолитических реакций [5]. И это принципиальное различие нейронов и астроцитов. Дело в том что в пентозофосфатном пути образуются предшественники для синтеза нуклеотидов ДНК и РНК [6] а также восстановительные эквиваленты необходимые нейрону для регенерации белка антиоксидантной защиты мозга — глутатиона. В ходе же гликолиза образуется большое количество энергии которая используется в разных биосинтетических процессах как «универсальная валюта». Подобная свобода для возможных метаболических реакций в астроцитах и относительная консервативность путей в нейронах связаны с функциональным состоянием клеток. Нейроны генерируют потенциалы действия проводят возбуждение интегрируют информацию с разных рецепторов. Это довольно сложно устроенные клетки. И как любые клетки нашего мозга они подвержены нарушениям в структуре ДНК и влиянию процессов окисления. Вновь напомним что каждый нейрон оказывается еще и незаменимым. Вот и приходится нейронам всячески продлевать себе «молодость» то есть поддерживать себя в функционально активном состоянии. ПФП в этом смысле — путь который обеспечивает возможность репарации поврежденных участков ДНК и функционирования в нейронах механизма борьбы с активными формами кислорода.

Задача астроцитов — это создание условий для нормальной активности нейронов (рис. 1). Ради этого астроциты готовы и энергией нейроны обеспечить в большом количестве и защиту от окислительного стресса организовать. Единого пути для решения поставленных задач пока не сложилось. Поэтому приходится астроцитам сжигать всю глюкозу в гликолитической «печи» а уже потом использовать запасенную энергию для оплаты разных метаболических активностей. Такая последовательность реакций например обеспечивает синтез в астроцитах широкого спектра ферментов антиоксидантной защиты включая оксидоредуктазу глутаматцистеинлигазу глутатионпероксидазу глутатионредуктазу глутатионтрансферазу а также глутатион и витамин Е. Еще один важный исход протекания гликолиза в астроцитах — образование из глюкозы молочной кислоты (лактата) которая способна перемещаться во внеклеточное пространство. Что же в этом особенного? Дело в том что лактат оказавшись в нейронах может сначала восстанавливаться до пирувата а затем через цепь реакций цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) и при помощи митохондриальной цепи образовывать целый «фейерверк» молекул АТФ. Благодаря такой сложно устроенной машинерии метаболических превращений в итоге в нейронах образуется 38 молекул АТФ — против двух молекул АТФ которые в ходе гликолиза образуются в астроцитах. Получается своеобразный аттракцион энергетической щедрости со стороны астроцитов. Строго говоря астроциты и не нуждаются в таком количестве энергии которую отдают нейронам. А вот нейронам такое энергетическое обеспечение оказывается крайне необходимым потому как генерация импульсной активности и тонкая регуляция рецепторов и ионных каналов в мембране являются «дорогими» процессами и требуют высоких энергетических затрат.

Рисунок 1. Схема метаболических взаимодействий между нейронами и астроцитами. Глутамат (ГЛУ) — нейромедиатор высвобождающийся из синаптического окончания нейрона. Часть высвобожденного глутамата поглощается астроцитами с помощью переносчиков возбуждающих аминокислот (ПВАК) совместно с тремя ионами Na+. Ионы затем выталкиваются с помощью работы Na+/K+-АТФазы потребляющей энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Это стимулирует поглощение глюкозы астроцитами. С помощью переносчиков (GLUT1) глюкоза из капилляра поступает в астроцит и в процессе гликолиза превращается в лактат. При этом освобождается две молекулы АТФ. Лактат (молочная кислота) посредством специальных переносчиков (МКТ) поступает в нейрон и после нескольких превращений в том числе в митохондриях дарит клетке 38 молекул АТФ. Сами нейроны тоже могут поглощать глюкозу — посредством рецепторов GLUT3. Глюкозо-6-фосфат образовавшийся в нейроне из глюкозы направляется в пентозофосфатный цикл который поставляет предшественников для синтеза нуклеотидов ДНК и РНК. Регулирует гликолиз в нейронах и астроцитах фермент PFKFB. Предшественники антиоксидантной (глутатионовой) системы нейрона (Глут) также поступают в него от астроцитов и участвуют в обезвреживании АФК превращаясь из восстановленной формы (ГлутRed) в окисленную (ГлутOx).

Строгий контроль

Для точной настройки скорости гликолиза (высокой в астроцитах и относительно низкой — в нейронах) во всех клетках мозга работает регуляторный фермент 6-фосфофрукто-2-киназа/фруктозо-26-бисфосфатаза (PFKFB) [7]. Высокий уровень ферментативной активности PFKFB в астроцитах способствует высокой скорости в них гликолитических реакций. Однако что произойдет если нейроны снизят скорость основного ПФП и подобно астроцитам наладят процессы гликолиза? Экспериментально показано: за этим последует катастрофа — гибель нейронов. Дело в том что такое усиление гликолиза в нейронах ведет к сокращению образования фермента антиоксидантной системы — глутатиона (между прочим единственного пептидного вещества образующегося непосредственно в нейронах и спасающего их от окислительного стресса) усилению окислительного стресса и наконец к апоптотической гибели клетки. Таким образом разделение энергетических путей оказывается процессом строго приспособленным к повышению выхода энергии мозгом и одновременно очень консервативным с точки зрения возможности реализации в разных типах клеток.

Опасный «голод» мозга

Согласно наиболее популярной сейчас точке зрения именно в изменении энергетического состояния мозга лежит причина (по крайней мере одна из главных причин) судорожных состояний и гибели клеток в структурах мозга [8]. В результате снижения энергообеспечения клеток мозга из-за травм ишемии или опухоли под ударом оказываются в первую очередь системы регуляции тормозных процессов в нервной ткани. Как ни странно именно тормозные процессы требуют от нейронов мобилизации энергетических затрат. Недостаток энергии приводит к неспособности клеток затормозить возбуждение и к постепенному распространению возбуждающей волны во все области мозга. Неконтролируемая постоянная активация клеток вызывает еще большее истощение их энергетических запасов и приводит к окислительному стрессу. В результате падения активности антиоксидантной защиты ниже критического уровня происходят необратимые изменения в клетках. Формируется замкнутая цепь губительных событий: судорожная активность вследствие развившегося дефицита энергии в одних структурах мозга вызывает новые эпизоды приступов. И получается что однажды начавшись судороги постоянно порождают новые судороги.

В исследованиях механизмов развития эпилептической активности было установлено что судорожные приступы развиваются в первую очередь при наследственных заболеваниях нарушающих нормальный метаболизм энергии в мозге [9]. Причем резкое снижение главного источника энергии — глюкозы — даже у людей не страдающих эпилепсией приводит к тяжелым судорожным припадкам [10]. Аналогичный эффект наблюдается у людей страдающих эпилепсией после сна когда концентрация глюкозы в крови резко падает из-за длительного перерыва в поступлении пищи то есть примерно восьмичасового голода [11].

От каких продуктов следует отказаться?

Есть масса вредных для мозга продуктов которые негативно сказываются на работе головного мозга. И к сожалению в рационе современного человека они занимают чуть ли не первое место. Согласно рекомендациям диетологов отказываться или хотя бы ограничивать следует следующие продукты:

1. Животные жиры. Сюда относится жирная свинина колбасы сосиски сало. Хоть они и являются хорошим источником энергии – они существенно увеличивают риск развития атеросклероза и инсульта.
2. Алкоголь. Медленно но уверенно ускоряет деградацию нервной системы разрушает нейроны снижает тактильную чувствительность. Врачи утверждают что допустимая «безопасная» норма алкоголя для взрослого человека – не более 70 мл красного вина в сутки. Все остальное обязательно навредит организму. Особенно следует избегать пива.
3. Быстроусваиваемые углеводы. Провоцируют резкий рост глюкозы в крови при которой повреждаются внутренние стенки сосудов головного мозга а ещё – растет нагрузка на эндокринную систему (работу которой как раз регулирует мозг). Лучше их заменять фруктами которые тоже являются источником простых углеводов но сахара в них содержится умеренное количество.
4. Трансжиры. Самый простой вариант – это маргарин или так называемое «кулинарное масло» спред. Они довольно токсичны и являются канцерогенами. Ученые уже доказали что регулярное употребление трансжиров существенно увеличивает риск появления онкологических заболеваний.

Разделяй и «процветай»

Экономистами со времен А. Смита и А. Вебера было подмечено что прогресс в развитии производительной силы от труда искусства умения или сообразительности — следствие разделения труда. Разделение труда в этом смысле является важнейшим и непременным условием прогрессивного развития экономики любого государства любого общества. Этот принцип разделения «трудовых» обязанностей в полной мере можно отнести и к работе сложных биологических систем.

Эволюционно так сложилось что принцип разделения функций клеток позволил «прокачать» каждую отдельную способность организма. Увеличивающаяся сложность и специализация функций в конце концов привели к потребности в их координировании и как следствие увеличению нагрузки на мозг. В результате нейроны полностью отказались от ведения «домашнего хозяйства» и увеличили объем полезной работы. А так как без домашней жизни и надежного тыла работать хорошо и долго не получается постоянные хлопоты о состоянии нейронов перешли к астроцитам. Закрепление функций клеток произошло уже на уровне источников энергии. Отсутствие конкуренции за источники питания позволило астроцитам и нейронам сконцентрироваться на выполняемых ими функциях. В итоге получилось так здорово что энергетических запасов стало хватать не только на координацию функций тела обеспечивающих выживание но и на «халтурку» в виде сознательной деятельности сильно продвинувшей животных в эффективности их труда.

Отзывы и комментарии

Свои отзывы и комментарии о том какие продукты питания помогают вашей мозговой активности вы можете оставлять ниже.

Советуем также прочитать:

• Сторителлинг
• 7 действенных «лекарств» от хронической усталости
• Раздельное питание
• Шесть способов избавления от «мозгового тумана»
• Что вредит нашему мозгу?
• Плохая память: что делать?
• Витамины для мозга
• Способы поддержания здоровья на каждый день
• Продукты для мозга
• Колин Кэмпбелл «Китайское исследование» — краткое содержание
• Пища для ума: продукты улучшающие концентрацию и работу мозга

Ключевые слова:1Когнитивистика

Литература

1. A. Peters U. Schweiger L. Pellerin C. Hubold K.M. Oltmanns et. al.. (2004). The selfish brain: competition for energy resources. Neuroscience & Biobehavioral Reviews
   .
   28 143-180;
2. Формирование мембранного потенциала покоя;
3. Рейхл М. (2010). Темная энергия мозга. В мире науки. 5 22–27;
4. Зачем клетки стареют;
5. Juan P. Bolaños Angeles Almeida Salvador Moncada. (2010). Glycolysis: a bioenergetic or a survival pathway?. Trends in Biochemical Sciences
   .
   35 145-149;
6. Chhabra N. (2013). Nucleotides- Animation (cAMP pyrimidine biosynthesis and regulation). Biochemistry for medics;
7. F Ventura J L Rosa S Ambrosio J Gil R Bartrons. (1991). 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-26-bisphosphatase in rat brain. Biochem. J.
   .
   276 455-460;
8. Christopher A. Reid Saul Mullen Tae Hwan Kim Steven Petrou. (2014). Epilepsy energy deficiency and new therapeutic approaches including diet. Pharmacology & Therapeutics
   .
   144 192-201;
9. Arsov T. Mullen S.A. Damiano J.A. Lawrence K.M. Huh L.L. Nolan M. et al. (2012). Early onset absence epilepsy: 1 in 10 cases is caused by GLUT1 deficiency. Epilepsia. 53 204–207;
10. Malouf R. and Brust J.C. (1985). Hypoglycemia: causes neurological manifestations and outcome. Ann. Neurol. 17 421–430;
11. Reid C.A. Kim T.H. Berkovic S.F. Petrou S. (2011). Low blood glucose precipitates spike-and-wave activity in genetically predisposed animals. Epilepsia. 52 115–120.