A long childhood feeds the hungry human brain. Длинное детство питает голодный человеческий мозг. Продолжительное детство человека, по сравнению с животными дает возможность растущему мозгу получить необходимые вещества для своего роста. Мозг пятилетнего ребенка – это энергетический монстр. Недавние исследования помогли раскрыть давнюю тайну того, почему человеческие дети растут так медленно по сравнению с нашими самыми близкими родственными животными.

Исследования показывают, что энергия, направляемая к мозгу, доминирует над метаболизмом человеческого тела в начале жизни и скорее всего в этом и есть причина, почему люди растут в темпе более типичным для рептилий, чем для млекопитающих, в течение детства. Результаты исследования были опубликованы 25 августа 2014 года в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences».

«Наши результаты показывают, что наш организм не может позволить себе расти быстрее в течение младенческого возраста и раннего детства, потому что огромное количество ресурсов требуется, чтобы питать развивающийся человеческий мозг», сказал Кристофер Kuzawa, первый автор исследования и профессор антропологии в колледже искусств и наук Северо-Западного Вайнберга. «Как человечество, мы должны очень многому учиться, и это обучение требует сложного энергопотребляемого мозга.». Кристофер Kuzawa также является научным сотрудником факультета Института политических исследований в Северо-Западном Вайнберге.

Это исследование является первым из существующих, которое объединило PET (а positron emission tomography) позитронно-эмиссионную томографию и MRI (magnetic resonance imaging) магнитно-резонансную томографию, которые измеряют поглощение глюкозы и объем мозга, соответственно, чтобы показать, что возраст, когда мозг поглощает большинство ресурсов является также тем возрастом, когда рост человеческого тела очень медленный. В 4-х летнем возрасте, когда эта «brain drain» находится на пике, а рост тела замедляется до минимума, мозг прожигает свои ресурсы по критерию, эквивалентному до 66 процентов тех ресурсов, каких весь организм использует в покое.

Эти данные подтверждают давнюю гипотезу в антропологии о том, что дети растут медленнее и дольше, поскольку человеческий организм нуждается в накоплении и сохранении огромной части своих ресурсов в мозге во время детства, оставляя немного для необходимого роста своего тела. Это также помогает объяснить некоторые общие замечания и вопросы, которые могут иметь многие родители.

«После определенного возраста становится трудно догадаться в раннем ли возрасте ваш малыш или у него возраст младенца по размеру их тела,» — говорит Kuzawa. «Вместо этого вы должны слушать их речь и следить за их поведением. Наше же исследование показывает, что это не случайно. Рост тела переходит почти к остановке в этом возрасте, тогда как развитие мозга происходит в темпе молнии, потому что мозг подрывает все, имеющиеся у тела, ресурсы «.

Ранее считалось, что нагрузка ресурсов мозга на тело было доминирующим при рождении, когда размер мозга по отношению к телу является наибольшим. Исследователи обнаружили, что вместо этого мозг исчерпан своим использование глюкозы в течение пяти лет. В возрасте 4 лет мозг потребляет глюкозу со скоростью, сравнимой с 66 процентным уровнем метаболизма в организме (или более чем на 40 процентов от общего объема расходов энергии в организме).

«Пик затрат, заложенных мозговых ресурсов, связан с тем фактом, когда синапсы, нейронные связи в мозге, в этом периоде детства истрачены, это время, когда нам необходимо познать слишком много вещей, необходимых нам для того, чтобы быть успешными людьми» — говорит Kuzawa.

«На своем пике в середине детства, мозг прожигает две трети калорий всего организма используемые в состоянии покоя, это гораздо больше, чем у других видов приматов», — говорит Уильям Леонард, соавтор исследования. «Для компенсации этих тяжелых энергетических потребностей нашим большим мозгом, дети растут более медленно и менее физически активны во время этого возрастного периода. Наши результаты убедительно показывают, что люди эволюционировали за счет того, что медленно росли в течение этого времени для того, чтобы освободить топливо для нашего дорогого, занятого детством мозга «. 🙂

Источник: Neuroscience Library/Bibliothèque des Neurosciences.

A long childhood feeds the hungry human brain

A five-year old’s brain is an energy monster. It uses twice as much glucose (the energy that fuels the brain) as that of a full-grown adult, a new study led by Northwestern University anthropologists has found.

The study helps to solve the long-standing mystery of why human children grow so slowly compared with our closest animal relatives.

It shows that energy funneled to the brain dominates the human body’s metabolism early in life and is likely the reason why humans grow at a pace more typical of a reptile than a mammal during childhood.

Results of the study will be published the week of Aug. 25 in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Our findings suggest that our bodies can’t afford to grow faster during the toddler and childhood years because a huge quantity of resources is required to fuel the developing human brain,» said Christopher Kuzawa, first author of the study and a professor of anthropology at Northwestern’s Weinberg College of Arts and Sciences. «As humans we have so much to learn, and that learning requires a complex and energy-hungry brain.»

Kuzawa also is a faculty fellow at the Institute for Policy Research at Northwestern.

The study is the first to pool existing PET and MRI brain scan data — which measure glucose uptake and brain volume, respectively — to show that the ages when the brain gobbles the most resources are also the ages when body growth is slowest. At 4 years of age, when this “brain drain” is at its peak and body growth slows to its minimum, the brain burns through resources at a rate equivalent to 66 percent of what the entire body uses at rest.

The findings support a long-standing hypothesis in anthropology that children grow so slowly, and are dependent for so long, because the human body needs to shunt a huge fraction of its resources to the brain during childhood, leaving little to be devoted to body growth. It also helps explain some common observations that many parents may have.

«After a certain age it becomes difficult to guess a toddler or young child’s age by their size,» Kuzawa said. «Instead you have to listen to their speech and watch their behavior. Our study suggests that this is no accident. Body growth grinds nearly to a halt at the ages when brain development is happening at a lightning pace, because the brain is sapping up the available resources.»

It was previously believed that the brain’s resource burden on the body was largest at birth, when the size of the brain relative to the body is greatest. The researchers found instead that the brain maxes out its glucose use at age 5. At age 4 the brain consumes glucose at a rate comparable to 66 percent of the body’s resting metabolic rate (or more than 40 percent of the body’s total energy expenditure).

«The mid-childhood peak in brain costs has to do with the fact that synapses, connections in the brain, max out at this age, when we learn so many of the things we need to know to be successful humans,» Kuzawa said.

«At its peak in childhood, the brain burns through two-thirds of the calories the entire body uses at rest, much more than other primate species,» said William Leonard, co-author of the study. «To compensate for these heavy energy demands of our big brains, children grow more slowly and are less physically active during this age range. Our findings strongly suggest that humans evolved to grow slowly during this time in order to free up fuel for our expensive, busy childhood brains.»

Source: Neuroscience Library / Bibliothèque des Neurosciences.