febrero 10, 2015

El Cerebro es el Órgano que más Energía Consume



El cerebro humano requiere una gran cantidad de energía para su correcto funcionamiento


Energía mental

La energía mental se puede definir como la percepción de un estado de alerta mental  cognición , un buen estado de ánimo y motivación, y los procesos metabólicos que sustentan al cerebro.

La cognición es una combinación de atención, vigilancia y una alta capacidad para realizar tareas mentales.

El estado de ánimo está relacionado con diferentes sentimientos de energía y fatiga.

La motivación es la determinación y el entusiasmo para realizar tareas mentales.

Estas áreas de la energía mental se pueden medir mediante cuestionarios, pruebas mentales específicas y mediciones de la actividad cerebral.

En comparación con otros tejidos, el tejido nervioso consume mucha energía. En recién nacidos, en los que el cerebro aún está en desarrollo, consume un 60%. En adultos, el cerebro consume una quinta parte de la energía que producida diariamente y, con ello, consume lo mismo que toda la musculatura en estado de reposo. Es decir, 1,3 kilos de cerebro están consumiendo lo mismo que 27 kilos de músculo (en un hombre de 65 kilos).

El cerebro necesita una décima parte de una caloría por minuto, tan sólo para permanecer vivos. Comparando con la energía usada por los músculos: caminar quema unas 4 calorías por minuto, boxear puede gastar unas 10 por minuto y leer puede necesitar 1.5 calorías por minuto.

Una caloría es una unidad de energía que aporta un alimento y que el cuerpo utiliza para respirar, caminar, pensar y hasta dormir. Llegan al sistema digestivo por medio de toda la comida. Esas microscópicas partículas le permiten a cada músculo u órgano cumplir su función.

Muchas regiones del cerebro consumen más energía que los músculos de las piernas durante una maratón. Incluso cuando se duerme, el cerebro necesita combustible de forma regular. Gran parte de esta energía se necesita para activar los potenciales de acción, es decir, los pequeños impulsos eléctricos que viajan a lo largo de las neuronas. Estos impulsos eléctricos provocan la liberación de mensajes químicos en las terminaciones nerviosas, lo cual permite que el cerebro procese la información y las funciones de control del cuerpo.

El cerebro quema glucosa para transmitir mensajes a través de la red neuronal, y también carbohidratos, que se digieren hasta convertirse en glucosa.

Al igual que cualquier otro órgano, para funcionar el cerebro necesita :

Oxígeno

De todas las sustancias que llegan con la sangre al cerebro, el oxígeno es la más importante. Como todas las demás células corporales, también las células del cerebro tienen que respirar. Si hay un déficit de oxígeno, primero se reduce la capacidad del metabolismo celular para mantener viva la célula nerviosa. Si la célula ya no recibe oxígeno se muere. Por lo tanto, una interrupción completa del suministro de oxígeno es para el cerebro fatal dentro de unos pocos minutos.

Nutrientes

Como proveedor de energía le sirve al cerebro únicamente la glucosa  por hora necesita un promedio de 4 gramos. Por esto es muy importante que la sangre suministra al cerebro siempre con una cantidad suficiente de glucosa. Si la concentración de la glucosa se reduce por debajo de cierto punto, primero se siente hambre. En caso de que las reservas de azúcar no se vuelvan a abastecer es posible que ocurra un desmayo.

Vitaminas

Entre las vitaminas, aquellas del grupo B son particularmente importantes para el cerebro. Un déficit de vitamina B puede obstaculizar el procesamiento de la glucosa que suministra energía y, por consiguiente, paralizar el metabolismo del cerebro. Sin embargo, también un suministro suficiente de las vitaminas A, C y E es indispensable para el funcionamiento del cerebro.

Elementos traza

Para que el cerebro pueda cumplir en su totalidad con sus múltiples tareas, no pueden faltar los elementos traza, nutrimentos esenciales que se requieren sólo en cantidades menores, es decir, en trazas. Los elementos traza nutricionalmente importantes incluyen cobre, hierro, selenio y cinc.

Minerales

Para los procesos eléctricos en la transmisión de señales entre las células nerviosas se requieren además minerales, como sodio, potasio, calcio y magnesio. Por esta razón, una oferta suficiente de estos minerales es vital para el funcionamiento del cerebro.

Agua

Debido a que en el cuerpo sólo se pueden transmitir sustancias disueltas, el agua desempeña un papel central como medio de transporte. No obstante, muchas personas de mayor edad no toman suficiente líquido. Esto no sólo perjudica la función de los riñones sino también la circulación y la capacidad de pensamiento. El cerebro necesita suficiente agua para poder cumplir con sus múltiples funciones, sin dificultades y de manera literalmente  fluida.


La circulación es el alfa y omega

El cerebro recibe todas las sustancias mencionadas con la sangre. Por lo tanto, un suministro suficiente de sangre es el requisito básico para un cerebro que funciona apropiadamente. Trastornos menores del suministro de sangre pueden originar la falta de memoria y concentración. Impedimentos más masivos del flujo sanguíneo pueden producir molestias desde dolor de cabeza a vértigo y zumbido de oídos hasta desmayos. En el peor de los casos ocurre incluso un ataque de apoplejía.

El cerebro necesita de un sistema circulatorio fluido, lo que se consigue con unas grasas de calidad como las que proporcionan los pescados azules, el aceite de oliva y las semillas.


Nutrición del cerebro del bebé

El cerebro gasta el 30% de la energía que usa el cuerpo, además del 40% del oxígeno que se inhala con la respiración. Es la parte más importante del cuerpo.

Proporcionar, mediante una dieta adecuada, la correcta cantidad y distribución de los hidratos de carbono en la alimentación del bebé y el niño, que tienen mayores exigencias que los adultos, les permitirá que su cerebro realice las conexiones neuronales en las que usa, principalmente, toda esa energía.

Carbohidratos

El hidrato de carbono que usa inicialmente el cerebro del bebé es la lactosa, el azúcar de la leche. La cantidad de lactosa de la leche de cada especie está directamente relacionada con el tamaño de su cerebro porcentualmente a su peso corporal; es decir: a mayor cerebro, más lactosa en la leche. En los seres humanos el contenido energético de la leche materna proviene en un 40% de la lactosa.

La energía de la leche. La lactosa está formada por glucosa y galactosa, y supone el 90% de la cantidad de hidratos de carbono de la leche (hay otros, pero en un porcentaje mínimo). La cantidad de lactosa se mantiene constante en la leche materna, día y noche. La leche humana tiene también oligosacáridos, que tienen una función protectora del tracto intestinal y evitan la adhesión de bacterias (factor bacterio-estático).

Por este motivo la leche debe ser el alimento fundamental del bebé y si se le alimenta con leche de fórmula ésta debe ser aconsejada directamente por el pediatra.

Hay que respetar los requerimientos de alimentación nocturna de los bebés, que pueden pedir leche durante la noche, entendiendo que su necesidad de alimento no cesa en el sueño. Especialmente en los lactantes las tomas nocturnas tienen mucha importancia, tanto para mantener una correcta producción de leche materna como para evitar bajadas de glucosa en la noche.

El organismo descompone los carbohidratos en glucosa y los usa como fuente de energía. El cerebro, aunque necesita las grasas para otras funciones, saca su energía de la glucosa.

Los carbohidratos llamados simples, de forma sencilla, proporcionan una cantidad estable de glucosa en el torrente sanguíneo y por ese motivo son muy necesarios para los niños.

Las fuentes de hidratos de carbono básicas, además de la leche materna o de fórmula, son los cereales, los tubérculos y legumbres (garbanzos, lentejas, judías y guisantes, además de la soya).

Los lactantes necesitan un aporte adecuado de hidratos y los niños pequeños deberían tomar carbohidratos en todas las comidas para mantener constante el nivel de glucosa en su sangre, no dejar más de tres o cuatro horas entre cada ingesta y comenzar el día con una ración adecuada a su peso corporal y apetito.


La infancia, un periodo extenso y de lento crecimiento por el elevado consumo de energía del cerebro humano

Un nuevo estudio dirigido por antropólogos de la Universidad Northwestern, en Evanston, Illinois, cuyos resultados se publican en Proceedings of the National Academy of Sciences en agosto 2014, muestra que la infancia en los seres humanos dura mucho tiempo y en ella los niños crecen lentamente porque su cerebro utiliza el doble de glucosa, la energía que lo alimenta, que el de un adulto maduro.

Esta investigación ayuda a resolver el antiguo misterio de por qué los niños humanos crecen tan lentamente en comparación con sus parientes animales más cercanos, al demostrar que la energía canalizada por el cerebro domina el metabolismo del cuerpo humano en esta etapa temprana de la vida y puede ser la razón por la que los humanos crecen a un ritmo más propio de un reptil que de un mamífero durante la infancia.

Los hallazgos sugieren que el cuerpo no puede permitirse el lujo de crecer más rápido durante los años de la infancia porque se requiere una enorme cantidad de recursos para alimentar el cerebro humano en desarrollo. Como seres humanos, hay mucho que aprender y el aprendizaje requiere de un cerebro complejo y hambriento de energía.

El estudio es el primero en poner en común datos existentes de exploración cerebral mediante tomografía por emisión de positrones (PET) y resonancia magnética, que miden la absorción de glucosa y el volumen del cerebro, respectivamente, para demostrar que las edades en las que el cerebro consume la mayor cantidad de recursos también son los años en los que el crecimiento del cuerpo es más lento.

Consumo del 66% de los recursos del cuerpo. A los 4 años de edad, cuando esta actividad cerebral está en su apogeo y el crecimiento corporal disminuye al mínimo, el cerebro quema los recursos a una tasa equivalente al 66 por ciento de lo que utiliza todo el cuerpo en reposo metabólico. Los resultados apoyan la hipótesis de que los niños crecen tan lentamente y durante tanto tiempo porque el cuerpo humano necesita desviar una gran parte de sus recursos al cerebro durante la infancia, dejando poco al crecimiento corporal.

Anteriormente, se creía que la carga más elevada de los recursos del cerebro era superior en el nacimiento, cuando mayor es el tamaño del cerebro en relación al cuerpo, pero estos expertos encontraron que el cerebro agota su uso de la glucosa a los 5 años. A los 4 años, el cerebro consume glucosa equivalente a más del 40 por ciento del gasto total de energía del cuerpo.

El pico a mediados de la niñez en los gastos del cerebro tiene que ver con el hecho de que las sinapsis  las conexiones en el cerebro  se agotan a esta edad, cuando se aprende muchas de las cosas que necesita saber para convertirse en seres humanos con éxito.

En su mejor momento en la infancia, el cerebro quema dos tercios de las calorías de todo el cuerpo en reposo, mucho más que otras especies de primates. Para compensar estas grandes demandas de energía de sus cerebros, los niños crecen más lentamente y son menos activos físicamente durante este rango de edad. Estos hallazgos sugieren que los humanos evolucionaron hacia un crecimiento lento en esta etapa para dejar combustible para los cerebros.


El cerebro se protege cuando le falta energía – Proteína AMPK

Investigadores británicos de las universidades de Leeds, Edimburgo y Dundee han averiguado cómo se protege el cerebro del daño cuando se encuentra bajo de energía. Sus resultados se publicaron en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences en octubre 2011.

Normalmente, la sangre suministra suficiente glucosa y oxígeno al cerebro para generar la gran cantidad de energía necesaria para activar estos potenciales de acción. Sin embargo, si los vasos sanguíneos que llevan estas sustancias al cerebro se estrechan o bloquean, el suministro de nutrientes se detiene. El agotamiento de las neuronas amenaza no sólo con generar estados de indolencia o desgana, sino con desencadenar la muerte de células nerviosas, lo que podría provocar una crisis cerebrovascular.

El equipo de investigadores ha descubierto que, cuando esto ocurre y el suministro de energía comienza a agotarse, el cerebro pone en marcha una estrategia de protección, desencadenada por la proteína AMPK, que reduce la frecuencia de los impulsos eléctricos, ahorrando energía. Es decir, si las células del cerebro se quedan sin energía, comienzan a actuar más lentamente.

Esta actividad de la proteína AMPK fue descubierta por el profesor Graham Hardie, de la Universidad de Dundee, quien explica que la primera vez que se identificó el sistema AMPK mediante el estudio del metabolismo de la grasa en el hígado en 1980, no se sospechó que podría regular también diferentes funciones en otros órganos, como la conducción nerviosa en el cerebro.

El cerebro funciona veinticuatro horas y necesita energía incluso durante el sueño o en momentos de descanso. Las células cerebrales intercambian constantemente impulsos eléctricos, lo que hace posible el funcionamiento de todos los sistemas del organismo humano.

Los nuevos hallazgos sugieren que si las células del cerebro se quedan sin energía, comienzan a actuar más lentamente. Es posible que este descubrimiento conduzca, a largo plazo, a desarrollar nuevos tratamientos para los pacientes con problemas en la circulación cerebral, que tienen un mayor riesgo de padecer enfermedades como el accidente cerebrovascular.


Bostezo

El cerebro humano es muy sensible a las temperaturas y debe permanecer fresco para operar eficientemente.

El bostezo es un mecanismo de termo-regulación que permite al cerebro conservar su temperatura óptima con el fin de que pueda funcionar rápidamente. Si el cerebro se recalienta demasiado, inspirar una cantidad de aire frío permite enfriar la sangre que circula en él.

El movimiento del bostezo se descompone en tres etapas : 

* Empieza con una inspiración larga y profunda.
* Esta inspiración se acompaña con una corta apnea de aproximadamente un segundo.
* Termina con una expiración muy rápida del aire inspirado que a veces estimula la actividad de las glándulas lacrimales.

En caso de fatiga la temperatura cerebral aumenta. La falta de sueño eleva la temperatura del cerebro. Y cuando esto sucede, la vigilia es menor. Se manifiesta cuando se está cansado, poco estimulado (aburrimiento), pero también cuando hace calor o que se está enfermo. El bostezo permite recuperar rápidamente el estado de vigilia.

Al bostezar se expanden y contraen las paredes del seno maxilar para bombear aire al cerebro, lo que hace disminuir su temperatura. El violento movimiento de la mandíbula hace que la sangre circule alrededor del cráneo, ayudando a eliminar el exceso de calor, mientras que la inhalación profunda trae aire fresco a las cavidades de los senos paranasales y alrededor de la arteria carótida para volver nuevamente al cerebro. La delgada pared posterior del seno maxilar puede flexionar durante el bostezo, que funciona como una bomba de fuelle, que ventila activamente el sistema de senos nasales, facilitando así el enfriamiento del cerebro.

Tipos de bostezos

Bostezo fisiológico. Emitido durante los períodos de transición al levantarse o acostarse, o durante las fases de vigilia, tendría una influencia sobre la circulación del líquido cefalorraquídeo y sobre los neurotransmisores, estimularía la vigilia, indicando mediante una señal de alerta que ya es hora de dormir, de comer, de levantarse. La temperatura corporal se eleva de forma natural antes y después de dormir.

Bostezos que siguen a una comida demasiado abundante. Tienen otra causa. Es porque el estómago trabaja a pleno rendimiento para hacer la digestión. También el hígado, el páncreas y el intestino aumentan su actividad. La digestión es un proceso que inicialmente necesita mucha energía de arranque para lograr transformar en energía aprovechable las sustancias nutritivas que tienen los alimentos que se ingieren. Y es por esta razón que se refuerza el riego sanguíneo de los órganos digestivos, retirando la sangre que se ha agregado a otros puntos del organismo. El cerebro humano es bastante sensible a esta pequeña reducción del riego sanguíneo e intenta compensar la falta de oxígeno con bostezos.

Bostezo cuando una persona está algo aburrida. Entonces siente el irresistible deseo de bostezar. Esto tiene poco que ver con lo que la persona esté haciendo, tiene que ver más con la falta de oxígeno en el ambiente. La monotonía y el aburrimiento pueden tener un efecto adormecedor, ya que el cerebro humano no detecta ninguna exigencia y éste disminuye su actividad, pero no se bosteza, sino que la persona se adormece lentamente.

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