Jak działa mózg?

Dowiedz się, jak działa mózg – najbardziej złożony organ ludzkiego ciała. Poznaj jego mechanizmy obronne i przekonaj się, jak ważna jest dla zdrowia mózgu odpowiednia dieta.

Możesz się zdziwić, ale mózg ludzki to najbardziej skomplikowana struktura znana w kosmosie.

To centrum zarządzania centralnego układu nerwowego. Jest połączony z każdą częścią ciała za pomocą skomplikowanego systemu informacyjnego nerwów biegnących przez kręgosłup. To siatka powiązań, sygnałów i informacji zwrotnych pozwalająca mózgowi stale obserwować ciało, a także odpowiadać na komunikaty i wysyłać polecenia dla jego optymalnego funkcjonowania. Sam organ złożony jest z tłuszczu i białek. Średnio waży ok.  1,4 kg.

Mózg nie tylko kontroluje ciało. Odpowiada też za inteligencję, naukę, pamięć, przywoływanie zapamiętanych informacji, a obok tego – kreatywność, emocje, ruch i równowagę, mowę, percepcję wzrokową i słuchową plus sen.

O znaczeniu mózgu świadczy choćby to, jak bardzo jest on chroniony. Nie dość, że zabezpiecza go czaszka, to otacza go również działający jak poduszka płyn mózgowo-rdzeniowy. Dodatkowo jest jeszcze bariera krew-mózg. Pozwala ona na przenikanie do mózgu niektórych składników, takich jak substancje odżywcze czy tlen, hormony i płyny. Poza tym jednak broni go przed wszystkim, co może wywołać infekcję lub uszkodzenia.

Obszary funkcjonowania mózgu

Uwaga i koncentracja

Umiejętność skupienia na czymś uwagi i koncentracji są do siebie podobne, z kilkoma drobnymi różnicami. Uwaga pozwala jednostce zająć się czymś na dłużej. Tymczasem koncentracja to utrzymanie tej uwagi pomimo obecności rozmaitych bodźców.

Inteligencja

Inteligencja pozwala zdobywać i stosować wiedzę. Jej poziom różni się pomiędzy jednostkami, a testy inteligencji (IQ) pozwalają zmierzyć ten poziom.

Kreatywność

Używanie wyobraźni w celu tworzenia oryginalnych rozwiązań, takich jak wynalazki lub sztuka. W dalszej kolejności pod tym pojęciem kryją się zręczne środki, filozofia i praca koncepcyjna.

Emocje

Psychologowie uważają, że człowiek ma sześć bazowych emocji: radość, zaskoczenie, złość, smutek, strach i obrzydzenie. Wszystkie pozostałe mają być połączeniem tych sześciu bazowych. Co ciekawe, każda z emocji bierze się z aktywacji określonego obszaru mózgu. Przykładowo radość aktywuje kilka obszarów takich jak kora prawa przednia, przedklinek, lewe ciało migdałowate i lewa wyspa mózgowa, podczas gdy smutek aktywuje prawy płat potyliczny, lewą wyspę mózgową, lewe wzgórze, ciało migdałowate i hipokamp.

Pamięć

Pamięć to połączenie zdobywania wiedzy, pomysłów czy doświadczeń wraz z ich gromadzeniem i przywoływaniem. W mózgu aktywowane są różne obszary w odpowiedzi na typ przetwarzanych informacji. W każdym z  nich działa ten sam neuroprzekaźnik, który wysyła sygnały i aktywuje w nich komórki mózgowe. To acetylocholina,o której zawsze wspomina się w kontekście sposobów na poprawę koncentracji.

Ruch

Ruszamy się mimowolnie lub pod wpływem decyzji. Zaplanowany ruch odbywa się dzięki sygnałom transmitowanym z mózgu przez układ nerwowy do mięśni w odpowiedzi na postanowienie wywołane określonymi czynnikami. Można prześledzić drogę sygnału z centralnego układu nerwowego do mózgu, na przykład gdy coś podnosimy.

Tymczasem na odruchy mimowolne nie mamy wpływu. Są one wpisane w działający niezależnie od naszej świadomości układ nerwowy. Taki odruch powstaje samoistnie przez czynnik wywołujący określoną reakcję ruchową. Na przykład gdy dotykamy czegoś gorącego, to mimowolnie cofamy rękę.

Mowa

Składanie słów to złożony proces, którego nie doceniamy. Aby do niego doszło, potrzeba sieci obszarów mózgu, z których każdy ma w tym procesie określoną rolę. Niezbędne jest do tego przesyłanie sygnałów przez centralny układ nerwowy. Musi zadziałać mechanizm, w którym jednocześnie nastąpi przywoływanie informacji, tworzenie zdań, wokalizowanie, ruszanie twarzą wraz z dźwiękową i wizualną ekspresją, a wraz z nimi interpretacja i potencjalna odpowiedź na wypowiedziane słowa.

Funkcjonowanie organów

Organy takie jak serce, wątroba czy nerki są kontrolowane przez autonomiczny system nerwowy. W przypadku serca sygnał jest przekazywany za pomocą przekaźników nerwowych do serca i z powrotem do mózgu. Na reakcję serca wpływają np. mimowolne odruchy niezależnych nerwów układu krążenia w odpowiedzi na pobudzenie receptorów ciśnienia, smaku (chemoreceptory) czy czucia, które są umiejscowione w całym układzie sercowo-naczyniowym. Dodatkowy wpływ zapewniają centralne, niezależne sygnały związane ze stresem, ruchem, stanem pobudzenia czy snem.

Równowaga

Równowaga to zasługa ciągłej kontroli pozycji, a także natychmiastowej odpowiedzi i korekty poprzez sygnały przesyłane przez niezależny układ nerwowy pomiędzy uchem wewnętrznym, oczami, mięśniami czy mózgiem. To móżdżek odpowiada za równowagę i powstrzymuje nas przed upadkiem.

Odbieranie obrazów i dźwięków

Tak jak w przypadku działania organów, za wizję i fonię też odpowiada niezależny układ nerwowy poprzez receptory światła umieszczone na siatkówce w przypadku wzroku i receptory wibracji w bębenku usznym w przypadku słuchu. Tak samo jak z mową, mózg aktywuje kolejne obszary, co pozwala na analizę rzeczywistości. Wpływają na nią takie podstawowe czynniki jak umiejętność skupienia uwagi, oczekiwania i zdobyte wcześniej informacje.

Cykl snu

Za sen odpowiada rytm dobowy. To cykl, na który wpływa światło i ciemne fazy w ciągu dnia. Mózg interpretuje fazę dnia dzięki światłu, co wywołuje produkcję hormonów inicjujących budzenie się lub zasypianie w zgodzie z naszym zegarem biologicznym.

Jest on umiejscowiony w podwzgórzu, czyli kłębowisku ok. 20 000 komórek nerwowych zwanych jądrami nadskrzyżowaniowymi. Komórki te otrzymują informacje poprzez oczy, a następnie wysyłają na tej podstawie sygnały odnośnie tego, jaka jest właśnie pora dnia. To tłumaczy, dlaczego korzystanie ze sprzętów emitujących niebieskie światło wieczorem wpływa na sen – mózg odbiera światło ekranu jako wschód słońca.

Dieta a mózg

Dieta ma duży związek z funkcjonowaniem mózgu. Do prawidłowej pracy mózg potrzebuje ciągłych dostaw krwi, w której musi znajdować się tlen, glukoza i substancje odżywcze w dużej różnorodności.

Wiadomo na pewno, że mózg do produkcji energii potrzebuje glukozy. Pochodzi ona ze skrobiowych, węglowodanowych potraw, takich jak warzywa korzeniowe, pełne ziarna, ziemniaki czy owoce. Pozbawiony glukozy mózg pobiera tłuszcze zgromadzone w komórkach tłuszczowych.

Tymczasem do przesyłu sygnałów i wymiany starych i uszkodzonych komórek na nowe niezbędne są prawidłowe poziomy witamin z grupy B, a szczególnie B2, B6, B12, kwasu foliowego i choliny, magnezu, cynku, witaminy C, D i E, wapnia, selenu, miedzi i żelaza. Poza tym przydają się wybarwione fitonutrienty takie jak flawonoidy i karotenoidy, a dodatkowo fosfolipidy i Omega-3.

To pokazuje, dlaczego tak trudno o odpowiednio różnorodną dietę, która dostarczałaby wszystkich tych niezbędnych składników odżywczych. Dlatego czasem przydają się odpowiednie suplementy.

O autorce: Jenny Carson zajmuje się medycyną naturalną i pełni funkcję menadżera obsługi technicznej w Viridian Nutrition. Jest magistrem nauk o odżywianiu i nauk o zdrowiu publicznym.

Źródła:

Nina Dronkers, Jennifer Ogar, Brain areas involved in speech production, Brain, Volume 127, Issue 7, July 2004, Pages 1461–1462.

Gómez-Pinilla F. (2008). Brain foods: the effects of nutrients on brain function. Nature reviews. Neuroscience, 9(7), 568–578.

Kondo, H. M., van Loon, A. M., Kawahara, J. I., & Moore, B. C. (2017). Auditory and visual scene analysis: an overview. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences, 372(1714), 20160099.

Schwartz A. B. (2016). Movement: How the Brain Communicates with the World. Cell, 164(6), 1122–1135.

Silvani, A, et al. 2016. Brain–heart interactions: physiology and clinical implications. Phil. Trans. R. Soc. A. 374:20150181
Wise RJ, Greene J, Büchel C, Scott SK. Brain regions involved in articulation. Lancet. 1999;353(9158):1057-1061.