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सेरेब्रल मस्तिष्क की शक्ति क्यों इतना ऊर्जा ऊपर गड़बड़ है?

कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में विकासवादी नृविज्ञानियों के एक नए अध्ययन के अनुसार, मानव मस्तिष्क ऊर्जा को हटाने से पहले अपनी ऊर्जा आवश्यकताओं को प्राथमिकता देती है, जो अन्य अंगों और मांसपेशियों की जरूरतों को बढ़ावा देने के लिए शारीरिक प्रदर्शन को गति प्रदान करती है। उनके नवीनतम पत्र, "ब्रेन फंक्शन के सापेक्ष संरक्षण के साथ संज्ञानात्मक और शारीरिक प्रदर्शन के बीच एक व्यापार-बंद," वैज्ञानिक रिपोर्टों के पत्रिका में 20 अक्टूबर को प्रकाशित किया गया था।

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स्रोत: पिक्सेबे / पब्लिक डोमेन

मानव मस्तिष्क शरीर के वजन के लगभग 2 प्रतिशत के लिए जिम्मेदार है, लेकिन शरीर के उपलब्ध ऊर्जा भंडार का लगभग 20 प्रतिशत रोजाना आधार पर छिड़कता है। होमो सेपियन्स के लिए , बड़े दिमाग वाले एक उच्च ऊर्जा लागत के साथ आता है वास्तव में, कैम्ब्रिज के शोधकर्ताओं ने पाया कि जब हमें कड़ी मेहनत करते समय तेजी से सोचना पड़ता है, तो हम अपने भौतिक प्रदर्शन के लिए ऊर्जा आवश्यकताओं के ऊपर से मस्तिष्क की ऊर्जा की जरूरतों को विकसित करने के लिए विकसित हुए हैं। शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि होमो क्लैड के लिए जीवित रहने और बढ़ने के क्रम में, हमारी प्रजातियां "मस्तिष्क को ग्लूकोज के तरजीह आवंटन" प्रदान करके तेजी से आगे बढ़ने पर त्वरित सोच को प्राथमिकता देने के लिए विकसित हुईं।

शिकारी-संग्रहकर्ताओं के रूप में, भोजन के अधिग्रहण के तरीकों की हमारी ताकत, हमारे दिमागों के माध्यम से बड़े पैमाने पर मस्तिष्क में बढ़ रही है, जो कि मानव मस्तिष्क की जटिलता और रिश्तेदार आकार में विकास की वृद्धि है। मस्तिष्क के noncortical भागों से मस्तिष्क प्रांतस्था के लिए संवेदनात्मक समारोह में एक बदलाव शामिल है।

जब आप एक जोरदार कसरत या एथलेटिक प्रतियोगिता के दौरान ऊर्जा का विस्तार कर रहे होते हैं – जो हमारे पूर्वजों के शिकार के शिकार होने के समान है-कंकाल की मांसपेशियों को उपलब्ध ग्लूकोज और ऑक्सीजन के लिए मस्तिष्क के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। उच्च तीव्रता व्यायाम या अंतराल प्रशिक्षण (एचआईआईटी) कंकाल की मांसपेशियों और शारीरिक मस्तिष्क की डिग्री के प्रत्यक्ष अनुपात में मस्तिष्क की चयापचय मांग को बढ़ाता है।

कैम्ब्रिज के पुरातत्व विभाग में पीएवीई टीम के अध्ययन के प्रमुख लेखक डेनियल लोंगमैन ने एक बयान में कहा, "एक अच्छी तरह से मस्तिष्क ने पर्यावरण की चुनौती का सामना करने के दौरान बेहतर ईंधन वाले मांसपेशियों की तुलना में बेहतर अस्तित्व बाधाओं की पेशकश की हो।"

इस अध्ययन के लिए, कैम्ब्रिज के PAVE (फीनोटाइपिक एडैप्पटैबिलिटी, विविधता, और इवोल्यूशन) अनुसंधान समूह में लोंगमैन और उनके सहकर्मियों ने विश्वविद्यालय के अभिजात वर्ग रोइंग क्रू से 21 विद्यार्थियों की औसत उम्र वाले 62 छात्रों को शामिल किया।

इस प्रयोग के विभिन्न चरणों के दौरान, प्रतिभागियों ने स्मृति परीक्षण और शारीरिक कार्यों को स्वतंत्र रूप से और फिर एक साथ किया। सबसे पहले, बेसलाइन संज्ञानात्मक क्षमताओं को एक डेस्क पर तीन मिनट का शब्द रिकॉल टेस्ट के दौरान परीक्षण किया गया था। फिर, चोटी के एथलेटिक प्रदर्शन को रोइंग मशीन पर तीन मिनट की बिजली परीक्षण के दौरान मापा गया। अन्त में, राउरों को मेमोरी कार्य करना होता था जबकि एक साथ अधिकतम आउटपुट में रोइंग

अपेक्षित रूप से, शब्दों की एक सूची को याद करने की कोशिश करते हुए VO2max के करीब एक साथ रोइंग, दोनों मानसिक और शारीरिक प्रदर्शन पर कम स्कोर के रूप में हुई हालांकि, शोध टीम को यह पता चकित हुआ कि बिजली उत्पादन में कमी मेमोरी स्मरण में गिरावट की तुलना में काफी अधिक थी। वास्तव में, भौतिक ऊर्जा उत्पादन में गिरावट संज्ञानात्मक कार्य में बूंद के औसत से 29.8 प्रतिशत अधिक थी।

लोंगमैन एट अल मानना ​​है कि उनके नए अध्ययन के परिणाम "स्वार्थी दिमागी परिकल्पना" की पुष्टि करते हैं जो मानता है कि मानव मस्तिष्क परिधीय अंगों और कंकाल की मांसपेशियों से पहले अपनी ऊर्जा आवश्यकताओं को प्राथमिकता देने के लिए विकसित हुई थी।

"अंगों और ऊतकों के बीच व्यापारिक नापने में कई जीवों को आंतरिक प्राथमिकता के माध्यम से ऊर्जा की कमी की परिस्थितियों को सहन करने की अनुमति मिलती है। हालांकि, यह एक कीमत पर आता है, "लोंगमैन ने कहा। "मस्तिष्क की स्वार्थी प्रकृति को मस्तिष्क द्रव्यमान के अनूठे संरक्षण में देखा गया है क्योंकि शरीर दीर्घकालिक कुपोषण या भूख से पीड़ित लोगों में और साथ ही साथ विकास प्रतिबंधों से पैदा हुए बच्चों में बचे हुए हैं।"

लेखकों ने अपने निष्कर्षों में इन निष्कर्षों का लाभ उठाया: "इस अध्ययन ने एक साथ चुनौती के दौरान संज्ञानात्मक कार्य और भौतिक बिजली उत्पादन के बीच एक तीव्र स्तर का ट्रेड-ऑफ प्रदर्शन किया है। यह भौतिक शक्ति उत्पादन पर संज्ञानात्मक कार्य के सापेक्ष संरक्षण के कारण स्वार्थी ब्रेन परिकल्पना का समर्थन करता है। अंतर्निहित तंत्र स्पष्ट नहीं है, और आगे की जांच की आवश्यकता है। "

डैनी लॉगमैन के चल रहे शोध, व्यापार-नापसंदों पर केंद्रित है जो लंबे समय तक शारीरिक श्रम के दौरान होता है जो अल्ट्रा-धीरज एथलेटिक घटनाओं के दौरान होता है, जैसे दुनिया के सबसे चुनौतीपूर्ण वातावरण में 300 किमी तक के पैर की दौड़। लांगमैन ने अपने होमपेज पर कहा: "हम एथ्लिया रस्किन यूनिवर्सिटी में डॉ। दान गॉर्डन के सहयोग से एथलीटों में भाग लेने पर अधिक विस्तृत शारीरिक विश्लेषण करने के लिए काम कर रहे हैं। यह परियोजना जीवन इतिहास व्यापार-नापसंद को आगे बढ़ा रही है जो परिणामस्वरूप संसाधनों के लिए आंतरिक प्रतिस्पर्धा से उत्पन्न होती है, जब किसी व्यक्ति को ऊर्जावान रूप से बल दिया जाता है, तो चरम वातावरणों में अनुकूलन और प्रदर्शन के प्रभाव के साथ। "

Photo by Christopher Bergland
जब क्रिस्टोफर बर्लगैंड ट्रेडमिल पर 153.76 मील की दूरी पर था, तो उन्हें गिनीज वर्ल्ड रिकॉर्ड को तोड़ने के लिए 24 घंटों में दूरी को पूरा करने के लिए पूरी तरह से कामकाजी मस्तिष्क या मांसपेशियों की शक्ति के बीच व्यापार बंद करना पड़ा।
स्रोत: क्रिस्टोफर बर्लगैंड द्वारा फोटो

अनजाने में, मैंने पहले-हाथ के अनुभव से अल्ट्रा-दूरी रेसिंग के दौरान होने वाले व्यापार-बंद के बारे में बहुत कुछ सीख लिया है उदाहरण के लिए, 2004 में, मैंने 24 घंटे में 153.76 मील चलकर गिनीज वर्ल्ड रिकॉर्ड तोड़ा। विशेष रूप से, इस उपलब्धि को पूरा करने के लिए, मेरे गुर्दे और मस्तिष्क की सोच इस घटना के आखिरी घंटे में बंद हो गई थी, इसलिए मेरा शरीर सीमित ऊर्जा संसाधनों को मेरे पैर की मांसपेशियों को पुनर्निर्देशित कर सकता था। इस व्यापार बंद लगभग मुझे मार डाला 24 घंटे में छह मैराथन चलाने के बाद, मैं अपने शरीर को आगे बढ़ने के लिए अपने दिल को खाने से शुरू होने वाले नुकसान से उबरने आईसीयू में एक हफ्ते बिताया। ( हां, मैं एक गहरी मानसिकतावादी अल्ट्रा धीरज एथलीट था जो लगातार खुद को दौड़ में जीतने के लिए आत्म-विनाश के कगार पर चढ़ता था। रिकॉर्ड के लिए: इस निकट मौत के अनुभव के बाद मैंने खेल प्रतियोगिताओं से सेवानिवृत्त किया

कहा जा रहा है, मैं नॉनस्टॉप चलने के पहले बीस-तीन घंटे के लिए बहुत अच्छा लगा। इस समय के दौरान, ट्रेडमिल पर मैं लगभग 146 मील की दूरी पर था लेकिन, जैसा कि मैंने गिनीज वर्ल्ड रिकॉर्ड को तोड़ने के प्रयास में "टेरेडथॉन" के अंतिम घंटे की शुरुआत की, मेरी सेरेब्रल कॉर्टेक्स ऑफ़लाइन जाने लगी। दुर्भाग्य से, मुझे अभी भी 24 घंटे में 153 मील के मौजूदा विश्व रिकार्ड को तोड़ने के लिए 7 मील की दूरी पर चलना पड़ा। इच्छा के सरासर बल के माध्यम से, आगे बढ़ने के लिए मेरा शरीर ऊर्जा के अपने 'स्वार्थी दिमाग' को लूटने लगी। यह मेरे शरीर का व्यापार बंद था और किसी भी इंसान की तुलना में एक दिन में ट्रेडमिल पर चलने के लिए मस्तिष्क को आगे बढ़ाना था। जैसा कि मैंने एथलीट्स वे में वर्णन किया है : पसीना और आनंद के जीवविज्ञान :

"जब मेरा मस्तिष्क नॉनस्टॉप चलने के चक्कर घंटे के बाद बंद हो गया, मुझे लगा जैसे मैं जुरासिक पार्क में था। यह अस्थायी एथलेटिक क्षण मेरे दिमाग में टंम्बले स्थानांतरित कर दिया गया और एक असली दुनिया में दुनिया के लिए खोला गया। मुझे याद है कि सुबह की रोशनी के कोण और लोगों के समुद्र की ऊर्जा मुझे प्रोत्साहित करती है, लेकिन उनके व्यक्तिगत व्यक्तित्व नहीं। सब कुछ सिर्फ रंगों का एक विशाल कालीडोस्कोप था। फिर भी, मैं अभी भी चल रहा था मैंने सभी समय की भावना खो दी है मैं भी बाहर के उत्तेजनाओं और भीड़ से ऊर्जा के आवेगों के बिखरे हुए बिट्स में ले सकता है। यहां तक ​​कि संगीत प्रवेश नहीं है मेरे चेतन मस्तिष्क द्वारा कुछ भी संसाधित नहीं किया जा रहा था

लगभग 7 बजे से, चलने में तेज़ घंटे तक, अंत तक, मुझे वास्तव में कुछ भी याद नहीं है। लेकिन मैं एक घंटे के लिए प्रति घंटे सात मील प्रति घंटा दौड़ रहा था। मेरा मानना ​​है कि मैं अपने सेरेबेलम के पुर्किंजिया कोशिकाओं में रखी कई मांसपेशियों की स्मृति से चलने में सक्षम था। मेरी सेरिबैलम में संग्रहीत चलाने की सहज अंतर्निहित स्मृति ने मुझे पूरी तरह कार्यात्मक सेरेब्रम के बिना चलाने की इजाजत दी। मैंने एक पैर दूसरे के सामने एक सहज तरीके से सहज रखा। "

'स्वार्थी ब्रेन हाइपोथीसिस' स्पोर्ट्स में "विश्लेषण द्वारा पक्षाघात" को समझाने में मदद करता है

टेनिस किंवदंती आर्थर असे ने मशहूर तरीके से मनाया, " विश्लेषण के अनुसार पक्षाघात में एक सिंड्रोम है।" "अल्ट्रा-धीरज एथलीट के रूप में, मैंने परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से सीखा है कि रनिंग, बाइक, और / या चरम दूरी को तैरने के लिए जरूरी बहुमूल्य ऊर्जा संसाधनों को खत्म करने के लिए अतिरंजित किया गया है- जैसे कि पूर्ववर्ती 24 घंटे के ट्राडेडॉन या ट्रिपल आयरनमन ट्रायथलॉन जीतने के लिए एक 7.2-मील की तैरना, 336 मील की बाइक और 78.6 मील रन नॉनस्टॉप हो गई, जिसे मैंने 38 घंटे और 46 मिनट में पूरा किया।

Photo and illustration by Christopher Bergland (Circa 2005)
द एथलीट वे से इस विभाजन मस्तिष्क का मॉडल एक अत्यधिक सट्टा अनुमान को दिखाता है कि सेरिबैलम अन्तर्निहित सीखने की सीट हो सकता है और सेरेब्रम स्पष्ट सीखने की सुविधा प्रदान कर सकता है।
स्रोत: क्रिस्टोफर बर्लगैंड द्वारा फोटो और चित्रण (लगभग 2005)

मेरे दिवंगत पिता, रिचर्ड बर्लगैंड, न्यूरोसर्जन, न्यूरोसाइस्टिस्ट और द फैब्रिक ऑफ माइंड के लेखक थे। एक न्यूरोसाइंस आधारित टेनिस खिलाड़ी और मस्तिष्क सर्जन के रूप में, मेरे पिताजी का एक कूड़ा था कि सेरिबैलम में पुर्किंजिया कोशिकाएं मांसपेशी मेमोरी में एक केंद्रीय भूमिका निभाती हैं। एक किशोरावस्था वाले टेनिस खिलाड़ी के रूप में, मेरे पिता ने मुझे यह कह कर कोच किया होगा: " क्रिस, हर तरह की स्ट्रोक के साथ आपके सेरेब्रूमम में आयोजित मांसपेशी मेमोरी को मारना और फोर्ज करने के बारे में सोचें ।" 2005 में, मेरे पिता ने मुझे एक क्रांतिकारी नया विभाजन-मस्तिष्क मॉडल बनाने में मदद की द एथलीट वेः पसीना और जीवविज्ञान की परिक्रमा (सेंट मार्टिन प्रेस) जो कि उनकी अवधारणा में निहित है, जो स्पष्ट रूप से सीखने से मुख्य रूप से सेरेब्रम में बैठे हैं और अप्रत्यक्ष अधिगम सेरिबैलम में बैठे हैं। बेशक, यह रूपरेखा एक काल्पनिक बिंदु बनाने के लिए सरलीकृत है। जाहिर है, हिप्पोकैम्पस और अन्य मस्तिष्क क्षेत्रों में भी घोषणात्मक स्मृति और स्पष्ट सीखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। फिर भी, एक एथलीट के रूप में, मेरी प्रशिक्षण और प्रतिस्पर्धा हमेशा इस अवधारणा के द्वारा निर्देशित थी कि आदतन 'अभ्यास, अभ्यास, अभ्यास' ने मेरी सेरेबेलम में अंतर्निहित शिक्षा और मांसपेशी मेमोरी के तंत्रिका एन्कोडिंग को एक तरह से सुलझाया जिससे मस्तिष्क नाली को कम किया गया और "पक्षाघात विश्लेषण "बहुत अधिक मस्तिष्क सोच का

2007 में मेरे पिता की मृत्यु के बाद से, मैंने अपने एंटीना को न्यूरल संबंधों और मस्तिष्क यांत्रिकी के स्पष्ट और स्पष्ट शिक्षण के बारे में किसी भी शोध के लिए रखा है। इस रेखा के साथ, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं द्वारा हाल ही में एक पत्र, "ए मेटा-विश्लेषण, पृथक और स्पष्ट सीखने के लिए अलग-अलग तंत्रिका संबंधों को सूचित करता है" 11 अक्टूबर को न्यूरॉन जर्नल में प्रकाशित किया गया था इस विश्लेषण में पाया गया   कि स्पष्ट सीखने (जैसे लोंगमैन अध्ययन में शब्दों की सूची को याद रखने वाली शक्तियां) में अलग-अलग तंत्रिका हस्ताक्षर होते हैं जो अस्पष्ट सीखने की तुलना में उच्च आवृत्ति पर होता है।

हालांकि यह सुनिश्चित करने के लिए बहुत जल्दी है कि यदि सेरिबैलम वास्तव में है, वास्तव में, अंतर्निहित शिक्षा की सीट, भविष्य के शोध से इन सवालों के जवाब देने में मदद मिलेगी। उस ने कहा, एमआईटी के अध्ययन के लेखक ने कहा:

"सीखना एक बार एक एकात्मक प्रक्रिया माना जाता था जैसा कि यह पता चला है, हालांकि, रोगी एचएम और अन्य भूलभुलैया रोगियों ने नए तथ्यों और एपिसोड (स्कॉविल और मिलनेर, 1 9 57, मिलर एट अल।, 1 9 68, कोहेन और स्क्वायर, 1 9 80) को बनाए रखने और याद करने की असमर्थता के बावजूद कौशल सीखने को संरक्षित किया है। इससे धारणा है कि सीखने के कम से कम दो प्रमुख रूप हैं: एक, हिप्पोकैम्पल निर्भर और सामग्री (स्पष्ट शिक्षा) में एपिसोडिक और दूसरा, गैर-हिप्पोकैम्पल और बड़े पैमाने पर बेहोश (अस्पष्ट शिक्षण)। । । हालांकि यह स्पष्ट है कि स्पष्ट और अंतर्निहित अधिगम अलग-अलग मस्तिष्क प्रणालियों में संलग्न हैं, उनके तंत्रिका तंत्र में अंतर कम स्पष्ट है। "

एक बयान में, लर्निंग एंड मेमरी के लिए प्योपूर इंस्टीट्यूट और मस्तिष्क और संज्ञानात्मक विज्ञान विभाग के न्यूरोसाइंस के पिकावर प्रोफेसर, और एमआईटी पेपर के वरिष्ठ लेखक ने कहा, "इन विशिष्ट न्यूरल हस्ताक्षर वैज्ञानिकों को मार्गदर्शन कर सकते हैं क्योंकि वे कैसे हम दोनों मोटर कौशल सीखते हैं और जटिल संज्ञानात्मक कार्यों के माध्यम से काम करते हैं, अंतर्निहित तंत्रिका जीव विज्ञान का अध्ययन करते हैं। "

मिलर स्पष्ट शिक्षा का वर्णन करता है "सीखना है कि आपको जागरूक है, जब आप सोचते हैं कि आप क्या सीख रहे हैं और आप जो कुछ सीख चुके हैं, उसको स्पष्ट कर सकते हैं जैसे कि किसी पुस्तक में एक लंबी दूरी याद रखना या एक जटिल खेल की तरह सीखना शतरंज। "दूसरी ओर, वे कहते हैं," इम्प्लिटिक्ट लर्निंग विपरीत है आप इसे मोटर कौशल सीखने या मांसपेशी मेमोरी कह सकते हैं, सीखने की तरह आप तक पहुंच नहीं सकते हैं, जैसे कि बाइक की सवारी करना या हथकंडा करना सीखना ऐसा करने से आप इसे बेहतर और बेहतर बनाते हैं, लेकिन आप जो सीख रहे हैं उसे वाकई स्पष्ट नहीं कर सकते हैं। "

अधिक विशेष रूप से, मिलर और उनके एमआईटी सहयोगियों ने पाया कि स्पष्ट सीखने के कार्य के दौरान एक सही विकल्प और डेल्टा-थेटा तरंगों (3-7 हर्ट्ज) की वृद्धि के बाद अल्फा 2-बीटा मस्तिष्क तरंगों में वृद्धि हुई (10-30 हर्ट्ज पर घूमती) गलत विकल्प के बाद दिलचस्प बात यह है कि, अल्फा 2-बीटा लहरें स्पष्ट कार्य के दौरान सीखने की वजह से बढ़ीं लेकिन सीखने की प्रगति कम हो गई। मिलर ने अनुमान लगाया कि स्पष्ट सीखने के दौरान अल्फा -2 बीटा मस्तिष्क तरंगों में वृद्धि "काम के एक मॉडल के निर्माण को प्रतिबिंबित कर सकता है और फिर, पशु काम सीखने के बाद, अल्फा-बीटा लय बंद, क्योंकि मॉडल पहले से ही बनाया गया है। "

इसके विपरीत, डेल्टा-थीटा लय एक अंतर्निहित अधिगम कार्य के दौरान सही उत्तरों के साथ ही बढ़ी है। प्रगति सीखने के दौरान उन्होंने दोलन आवृत्ति में भी कमी की। यह पैटर्न सुव्यवस्थित न्यूरल "रेविंगिंग" को प्रतिबिंबित कर सकता है जो संपूर्ण ज्ञान को अधिक ऊर्जा कुशल बनाने में सहायता के लिए अंतर्निहित सीखने के दौरान मांसपेशी मेमोरी में मोटर कौशल को एनकोड करता है। मिलर ने निष्कर्ष निकाला, "यह हमें दिखाया है कि स्पष्ट बनाम अन्तर्निहित सीखने के दौरान खेलने पर विभिन्न तंत्र हैं।"

हालांकि स्पष्ट और अंतर्निहित सीखने और मेमोरी के आस-पास के तंत्रिका के हस्ताक्षर को पूरी तरह से समझने से पहले, इन खेलों के मस्तिष्क यांत्रिकी के बारे में न्यूरोसाइजिस्टरों और विकासवादी नृविज्ञानियों को सूचित करने में खेल प्रशिक्षण और एथलेटिक प्रतियोगिता की दुनिया अनिवार्य रूप से मदद करेगी। बने रहें!