Утечка в мозгах

Фото: Getty Images / Fotobank.ru

Непомерные аппетиты мозга тормозят рост тела детей в первые 12 лет жизни, выяснили антропологи

Александр Телишев

25 августа, 2014 23:00

6 мин

Дети растут крайне медленно, гораздо медленнее, чем другие млекопитающие, и примерно такими темпами как рептилии. Это происходит из-за чрезвычайно высоких аппетитов мозга, на чье питание и развитие может уходить до 60% энергии. К такому выводу пришли ученые, проследившие за потоками питательных веществ в разных частях тела и в мозге детей при помощи магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии. Секреты программы роста детей были раскрыты в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«На определенном этапе развития нам становится крайне сложно угадывать возраст малыша-ясельника или маленького ребенка по размерам его тела. Вместо этого родителям и окружающим приходится ориентироваться на то, как говорят дети и как они себя ведут. Наше исследование показало, что это далеко не случайно. Рост тела ребенка практически полностью замедляется в те годы их жизни, когда мозг развивается молниеносными темпами, так как мозг высасывает все имеющиеся ресурсы», — объясняет ведущий автор статьи Кристофер Кузава из Северо-Западного университета в городе Эванстон (США).

Кузава и почти дюжина других антропологов из Гарварда, университета Иллинойса и нескольких других исследовательских центров неожиданно для себя пришли к такому выводу в процессе изучения энергетических аппетитов мозга у взрослых людей, подростков и детей.

По их словам, на долю нашего мозга приходится лишь 2% от общей массы тела, но при этом он тратит около 40% энергии, вырабатываемой человеком. Эта пропорция имеет совершенно иное значение для наших ближайших родичей, человекообразных обезьян — размеры и аппетиты их мозга заметно меньше, а относительная масса и энергобюджет мускулов гораздо выше. В 2012 году бразильские биологи из Федерального университета в Рио-де-Жанейро выяснили, что приматы не могут обладать более развитым мозгом по весьма прозаической причине — из-за его непомерных аппетитов. По их расчетам, современные гориллы вынуждены проводить по восемь-десять часов в поисках пищи для того, чтобы прокормить 33 миллиона нервных клеток в черепной коробке, что в два-три раза меньше, чем у человека.

Данное открытие заставило авторов статьи задуматься, насколько непомерные аппетиты мозга влияют на работу других частей тела человека во время покоя и физической активности. Для ответа на этот вопрос ученые обратились в клиники городов, где они жили, и попросили доступ к их архивам, в которых хранятся снимки, полученные во время сеансов магнитно-резонансной (МРТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Магнитно-резонансные томографы следят за колебаниями атомов водорода внутри молекул воды в присутствии сильного магнитного поля, что позволяет достаточно точно следить за потоками крови в организме и примерно определять, как много энергии тратит тот или иной орган. Позитронная томография работает несколько иначе — перед исследованием пациент выпивает раствор глюкозы или аминокислот, чьи молекулы содержат в себе особые радионуклиды, при распаде которых выделяется позитрон — «двойник» электрона из мира антиматерии. Практически сразу после распада такого ядра внутри организма позитрон сталкивается с электроном, в результате чего происходит аннигиляция и возникает вспышка гамма-излучения. ПЭТ-сканер следит за такими вспышками, по частоте и распределению которых можно проследить за тем, в какие органы и в каком количестве попадает «позитронная» глюкоза.

Объединив данные ПЭТ и МРТ для одних и тех же пациентов этих больниц, авторы статьи смогли вычислить «паек» глюкозы, которую мозг тратит на свою работу за сутки. Сравнивая его массу для разных людей, Кузава и его коллеги раскрыли несколько необычных фактов, которые касались развития и работы мозга в голове у дошкольников и ясельников.

Долгое время антропологи считали, что мозг ребенка больше всего тратит энергии в период младенчества, когда его масса по отношению ко всему остальному тела является максимальной. По мере роста ребенка его энергетические аппетиты должны были падать. Расчеты авторов статьи показывают, что все происходит наоборот. В первые недели жизни мозг потребляет не так много глюкозы, однако в последующие четыре года, начиная с шестого месяца, этот показатель начинает стремительно расти и достигает пика, 146–167 граммов глюкозы в день, в пять лет и три месяца. Подобные значения в среднем в два раза выше, чем аппетиты мозга взрослого человека, несмотря на почти трехкратную разницу в массе.

Этот факт, как считают авторы статьи, может объяснять то, почему дети растут так медленно по сравнению с детенышами приматов и других млекопитающих. Даже в младенческие годы на долю мозга приходится примерно половина от того объема энергии, которую организм тратит на поддержание всего остального тела, а в пять лет этот показатель достигает 66 процентов. Иными словами, во время пика своего роста мозг тратит около 40% от общего объема энергии, доступного организму, что почти не оставляет места для развития мускулов рук и ног, костей и других органов. Данный вывод объясняет то обстоятельство, что дети растут относительно медленно до 10–12 лет, после чего они вступают в подростковую фазу.

«Во время пика роста в детстве мозг сжигает две трети калорий, которые все остальное тело использует для питания клеток в состоянии покоя, что в разы больше, чем у других видов приматов. Для того чтобы удовлетворить эти запросы мозга, дети растут медленнее и ведут себя не так физически активно в этой возрастной категории по сравнению с обезьянами. Это неслучайно — открытые нами феномены убедительно показывают, что люди эволюционировали в этом направлении для того, чтобы освободить глюкозное "топливо" для роста дорогого в энергетическом смысле и кипучего по своему характеру мозга ребенка», — заключает другой автор статьи Уильям Леонард из Северо-Западного университета.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе