Hjärnfysikbloggen – Orsaken till fetma

Vi lever i mörker nu. Det är mörkt när jag kommer till jobbet och det är mörkt när jag åker hem. Min hjärna törstar efter ljus. Jag bokar möten så att jag ska hinna springa på lunchen. För mig är ljus och motion lika viktigt som mat.

Ljus är viktigt för hjärnhälsa
Korsord, sudoku och andra hjärnspel gör dig bättre på korsord, sudoku och spel. Klassisk musik (den så kallade Mozart-effekten) kanske kan förbättra din koncentration. Men inget av det påverkar hjärnans hälsa eller smarthet. Det viktigaste för bra hjärnhälsa är istället fysisk träning. Det vet nog alla som följt min blogg de senaste åtta åren. Men nu vet man att ljus också är viktigt för hjärnhälsan.

I en studie ledd av Nicholas Spitzer, professor i neurovetenskap vid UC San Diego, studerade man vad som händer i hypotalamus hos råttor när de utsätts för ljus. Hypotalamus är en del av hjärnan som har kontakt med ögonen. Råttor är nattaktiva. Till skillnad från oss människor trivs råttor bättre i mörker. Det visade sig att råttor, som befann sig i rum med korta ljusa dagar, producerade signalsubstansen dopamin; medan råttor som befann sig i rum med långa ljusa dagar producerade somatostatin. Dopamin är viktigt för humör, motorik och motivation, medan somatostatin hanterar stress. Ljus påverkade alltså hjärnans förmåga att anpassa sig till miljön (plasticitet). Plasticitet är därmed inte bara nya nervceller och synapser, utan också förändringar i de kemiska molekyler som förmedlar signaler mellan nervceller. Om råttorna bytte rum förändrades detta direkt. Nervcellerna började spruta ut dopamin istället för somatostatin och tvärtom.

När forskarna sedan placerade råttorna i en labyrint med en mörk och en ljus sida, befann sig de dopaminladdade råttorna ofta i den ljusa delen av labyrinten och kämpade med olika utmaningar, medan råttorna från rummet med långa ljusa dagar helst sökte sig till den mörka delen och gav upp när de utsattes för utmaningar.

Råttornas upplevelse av ångest och oro, motivation och självförtroende, styrdes av signalsubstanserna som i sin tur styrdes av ljusupplevelsen och det skedde i varje nervcell som ett omedelbart svar på mängden ljus som trängde in i hjärnan. Spitzer tror att det ligger bakom fenomenet med årstidsbundna variationer i psykisk hälsa. Vanligast är en växling mellan depression på hösten/vintern och symptomfrihet eller maniskt beteende på våren/sommaren.

Människor är dagaktiva. Vi gillar ljus. Mörker är hot. För råttor är det tvärtom. Om råttor skrev böcker hade deras motsvarighet till Mordor i Sagan om ringen varit en ljus plats.

Påverkar solglasögon mängden ljus som når hjärnan och förändrar de i så fall hjärnans tolkning av det vi ser?

Sannolikt hänger det samman med att det fanns en evolutionär fördel för primater att dra sig tillbaka när det blir mörkt. Det är en tid då vi ska ligga stilla, vara tysta och sova mycket. Inte väcka rovdjuren som ser bra i mörker. Spara energi. Under våren och sommaren är det en fördel att röra sig. Då finns det gott om mat och det är lättare att se både rov- och bytesdjur i dagsljus. I kampen mellan ljus och mörker, ställde sig människan på ljusets sida och i mytologin beskrivs ljus som gott och mörker som ont.

Men vi bor inte i grottor längre. När vi ger efter för den evolutionära impulsen att stanna inomhus och spara energi under vintermånaderna, stärker vi signalen till hjärnan att använda så lite energi som möjligt. Det ökar risken för depression och inaktivitet.

Mörkret är svårt att göra något åt, men du kan bestämma dig för att vara aktiv och ge hjärnan en kontraorder till mörkrets makter. Om du springer, skickar du signaler genom alla celler som säger åt dem att aktivera sig och att använda resurser till dina kognitiva funktioner.

Det går fort i hjärnan. Nya nervceller bildas på dagar och veckor, men det tar bara några sekunder att byta signalsubstans mellan nervceller. Spitzer liknar det vid en järnvägsväxel – tågen kommer in till bangården och beroende på växeln kan de gå till Härnösand eller Stöde. Dessa signalsubstanser styr hjärnans elektriska aktivitet. De påverkar inte hjärnans kretskort, men signalens rutt förändras.

I våras hamnade jag i Stöde som ligger åt helt fel håll för mig. Jag hann inte byta fast jag märkte att något var fel.

Dessa omkopplingar ändrar beteendet. Själva beteendet skapar i sin tur signalsubstanser som t ex dopamin. Dopamin ger upphov till ett beteende och det beteendet leder i sin tur till att andra signalsubstanser produceras. Hjärnan förändras alltså genom sin egen aktivitet. Vi kan påverka vår hjärnas hälsa och det bästa sättet är fysisk träning följt av ljus, bra mat och social samvaro i någon ordning som jag inte har full koll på.

Lunchlöpning
Jag springer så ofta jag kan på lunchen. Helst ute i ljuset. Löpband påminner mig om tortyr i ett mörkt fängelse. Löpning utomhus är frihet. Det är halt nu, men ”… bättre vara ute på hal is och ha det glatt än att gå i lera och sörja”.

Det finns en tjusning att springa på snö i mörker under stjärnorna, men jag föredrar att springa i solljus. Mycket skulle kunna vara annorlunda och det är mycket jag vill förändra, men bara jag får springa i ljus känns det så mycket bättre.

Löpning förbättrar minnet och din kognitiva förmåga. Däremot är det oklart om hjärnträning ger samma effekt. Det tycks som att hjärnträning bara leder blir att du blir bättre på det du tränar. Det finns inga bevis för att hjärnan som helhet påverkas av hjärnträning.

Sedan några år vet man att viss sorts hjärnträning som t ex strooptest som utförs i samband med konditionsträning, ökar uthålligheten mycket mer än enbart konditionsträning. Strooptest tränar upp din förmåga att motstå impulsen att säga den färg som står med text. När du springer tränar du upp förmågan att motstå impulsen att ge upp. Det är likartade aktiviteter i hjärnan.

Stroop-test. Säg färgen, inte det som står i texten.

Tidigare studier har visat att löpning skapar nya nervceller i hippocampus, förmodligen för att ge plats för nya minnen som uppstår när du springer genom världen. Hjärnträning ger dock inga nya nervceller. Om du tränar sudoko blir du bättre på det, men det gör dig inte bättre på att komma ihåg var du lade mobilen. Men om du kombinerar fysisk träning med hjärnträning, vad händer då?

Forskare vid McMaster University ville testa den hypotesen. Deras gissning var att hjärnträning och fysisk träning kompletterar varandra. Löpning ger nya nervceller som sedan kan ges en uppgift av hjärnträning och knytas ihop i det växande nätverket av kunskap.

Forskarna rekryterade 95 studenter som inte tränade. Först testades kondition och minne för att ge en baslinje. Sedan sorterades studenterna slumpmässigt in i tre grupper. En kontrollgrupp levde som vanligt, en grupp tränade tre intervallpass i veckan och en grupp tränade både intervaller och ägnade sig åt 20 minuter hjärnträning före eller efter träningen. Studenterna körde så i sex veckor och sedan gjorde de samma test som i början.

Det visade sig att de båda grupperna som tränat förbättrade kondition och minne mer än kontrollgruppen. Minnesförbättringar gällde olika typer av minne, inte bara den typ av minne som de tränat på. Minnesförbättringarna var störst hos de som förbättrat sin kondition mest, särskilt om de också hade övat hjärnträning.

Se upp med intervaller
Men några studenter i båda träningsgrupperna förbättrade vare sig kondition eller minne. Forskarna tror att det var intervallernas fel. De var inte mogna för dem. De producerade stora mängder stresshormoner, vilket påverkade deras förmåga att anpassa sig till träning.

Svårt att tänka när man kör hårt.

Lugnare träning under längre tid är sannolikt bättre för både hjärnan, konditionen och uthålligheten. Intervaller är viktiga, men denna studie visar – tillsammans med flera andra studier – att du bör bygga upp en stark bas innan du ger dig i kast med hårda intervaller. Därefter kan du köra 80 procent lugna pass och 20 procent hårda pass.

På de lugna passen kan du utmana minnet och försöka minnas detaljer från din barndom eller orden i en föreläsning. På de hårda passen orkar du inte träna hjärnan eftersom hjärnan är fokuserad på att maximera dina musklers prestation. Men efteråt är hjärnan fokuserad på lärande. I en studie såg man att elever mindes 20 procent mer glosor efter träning. Utveckla din kompetens. Se till att de där nya nervcellerna används. Träning gör dig smartare, men bara om du anstränger dig.

För omkring 2 miljoner år sedan dök det upp en ny människoart som sedan fick namnet Homo erectus. De överlevde i över 1,5 miljoner år och är därmed den människoart som levt längst. Homo erectus var sannolikt de första löparna. Till skillnad från tidigare primater var de bra på att gå och springa på två ben. Antropologerna tror att de ägnade sig åt uthållighetsjakt. De sprang efter byten i timmar. Eftersom de saknade päls och svettades ymnigt, orkade de längre än deras byten som kollapsade av värmeslag.

Homo erectus satt inte på stolar. Stolar, fåtöljer, kuddar och örngott är nya uppfinningar. De stod upp när de skulle gå någonstans. När de gjorde vapen av sten satt de troligtvis på huk. Fynd visar att de slog fram vassa flisor av flinta som den förnuftiga människan – Homo sapiens – sedan produktutvecklade till bomber och raketer.

Hur såg det ut när de Homo erectus sprang? Sprang de nakna? Var det därför de fick namnet? Nej, erectus betyder att de stod upprätt på två ben. Inget annat. Ingen vet om de sprang nakna, men eftersom löpning leder till att mannens grejer kommer i pendelrörelse – och enligt Newtons tredje lag alstrar varje kraft en lika stor motkraft –  var de tvungna att hantera det problemet. Det var inte särskilt effektivt att springa med ett klockspel mellan benen.

Det ledde troligtvis till att Homo erectus uppfann underkläder. Vid något tillfälle tog någon en bit päls från ett dödat byte och lindade det runt sig och upptäckte att det kändes bättre och säkrare. Modet spred sig sedan. Enligt antropologerna var kalsongen det första klädesplagget.

Inte alla män springer i byxor (Bilden föreställer LG Skoog nångång på 70-talet).

I stort sett alla män i alla kulturer har underkläder eller åtminstone ett fodral. Även påhittade män som växer upp bland djur som Tarzan och Mowgli har någon form av skynke. Djur springer nakna, men de löser det med hudflikar.

På Papua Nya Guinea använder man fodral istället

Tänk efter före
Förra veckan skrev jag ett populärt inlägg på min egna blogg (som inte bara handlar om löpning) om ett trist fel som alla människor gör. Ett litet utdrag:

… När någon annan gör fel söker vi ofta orsaker i individens karaktär. Han är lat eller en som alltid smiter undan. Vi bedömer andra och laddar upp oss med känslor gentemot dem, istället för att tänka efter. När vi själva gör fel, vet vi att det finns orsaker och omständigheter till varför vi gjorde som vi gjorde. Om någon tränger sig före i bilkön är det så lätt att reagera med reptilhjärnan och skrika idiot. Men om vi själva tränger oss före gör vi det för att vi måste hinna i tid till något, kanske hämta barn på dagis. När vi pratar om oss själva har vi alltid rätt – vi känner ju till alla fakta. Men när vi pratar om andras handlingar gör vi ett av de vanligaste – och mest destruktiva – misstag som finns. Det har t o m ett namn. Det kallas för det fundamentala attributionsfelet. Vi gör oss alla skyldiga till det. Vi vet inte allt om andra. Orsakerna bakom en persons agerande handlar sällan om karaktär utan om omständigheter. Vi kan alla bli den andra skyller på ifall omständigheterna ändras. Vi har nog alla varit i en sådan situation. Tänk på det en stund.

Läs hela inlägget här.

Häromdagen sprang jag på löpband. Det var ren tortyr. Jag uthärdade genom att göra det till ett mentalt löppass. Jag bestämde mig för en halvtimme, sedan ökade jag fem minuter i taget. Jag klev av efter 60 minuter. Det är lättare att kliva av ett löpband än en väg. Det är alltid lika långt till duschen från ett löpband. Du behöver aldrig vända om. Du behöver aldrig springa tillbaka.

Löpband heter treadmill på engelska. Det är inte många som känner till att den uppfanns 1818 av en engelsk civilingenjör med namnet Sir William Cubitt. Syftet var att straffa lata fångar och samtidigt få ut lite nytta av dem. Var det därför som jag associerade till tortyr medan jag sprang?

Löpband på fängelser
I början av 1800-talet hade Cesare Beccarias skrifter mot grymma fängelsestraff gjort tortyr omodernt. Cubitts treadmill blev därför snabbt populär som ett sätt att plåga och fostra slöa fångar lite lagom och samtidigt pumpa vatten och krossa korn. Fångarna gick i åtta timmars skift. Monotonin i kombination med dålig mat slet ner dem. Fångarna jobbade hårt, men upplevde själva ingen nytta av arbetet.

Treadmill från 1800-talet. Bild wikipedia.

I slutet av 1800-talet övergavs det grymma löpbandet och fångarna tvingades istället plocka bomull eller hugga sten på stenbrott. Treadmill-maskinen förde sedan en tynande tillvaro ända till 1960-talet då Kenneth Cooper visade att det var bra för hälsan att motionera. Idag har löpbanden kommit tillbaka till fängelserna, men nu som ett sätt att stärka fångarna och jag antar att det är frivilligt. Utanför fängelserna är fria människor beredda att betala tusentals kronor för tillgång till dessa tortyrmaskiner.

Modernare tortyrredskap. Bild wikipedia

Löpning är frihet
Jag tror det är bristen på variation som gör att jag tycker att löpband är så outhärdligt. Om du har ett tydligt tidsmål och kan relatera det till löpbandet är det lättare. Jag kan sträcka mig till att springa intervaller på dem, men inte långpass. Aldrig i livet.

Personligheten och vilka mål du har spelar roll. Det är varmt och ganska tryggt på ett gym. Du kan ställa in lutning, tid och hastighet. Du har kontroll.

Du kan programmera löpningen, men bara till en viss gräns. Den riktiga mjukvaran finns i hjärnan och hjärnan vill bli utmanad. Den mår bäst när den saknar kontroll och kämpar för att återfå kontrollen.

Ute finns det olika vägar och stigar. Det finns alltid ett val. Du upplever något nytt varje gång. På löpbandet är alla steg lika. Hjärnan får inte lika många intryck från naturen och från kroppen. Ju svårare och trailigare terräng, desto mer måste hjärnan arbeta för att uppdatera sina mentala modeller. Faktum är att hjärnor en gång utvecklades för att uppdatera djurens mentala modell av yttervärlden som ju förändras när de rörde sig genom den. Andra livsformer som växter, alger och svampar – som stod kvar på samma plats eller lät sig styras av vågor och vind – utvecklade aldrig någon hjärna. Djuren är faktiskt den enda livsformen av 23 som utvecklade en hjärna. Hjärnan är inte så självklar som den tror.

Periodisk fasta
För några veckor skrev jag om periodisk fasta och i måndags bestämde jag mig för att utvidga min dagliga 12/12-fasta till 16/8-fasta. Jag hoppar alltså över min älskade frukost. Jag trodde det skulle vara svårt, men det går bra och jag har lite mer tid på morgonen. Beroende på när jag äter middag kan fastan räcka mellan 15-20 timmar. Fasta stressar cellerna lite lagom. Studier visar att periodisk fasta ökar mängden BDNF som får hjärnan att växa. Jag hoppas också att jag tappar något kilo. Jag återkommer med en rapport om några månader.

En genomsnittlig hjärna krymper med cirka fem procent per årtionde efter 40. Samtidigt är det först vid 40 års ålder som hjärnan skakat hand med alla sina delar och fungerar som en helhet. Efter 40 känner många en säkerhet som de inte känt tidigare. Man vet vad man kan och klarar av och känner sig tryggare än när man var 25. Det brukar sägas att man blir klok eller vis. Men det bästa vore ju om man både utvecklade denna trygghet och bevarade sin hjärnhälsa. Är det möjligt?

Studier på möss har visat att fysisk träning ökar storleken på hippocampus, ett område i hjärnan som är viktigt för minne och som drabbas hårdast av sådant som åldrande och stress. Men gäller samma sak för människor? För att kunna svara på det krävs gedigna studier.

Det röda är hippocampus.

I en ny australisk metastudie gick forskare igenom 14 kliniska studier som jämfört personer före och efter aeroba träningsprogram med kontrollgrupper som gjorde annat, som att stretcha eller spela bordsfotboll. I sex studier deltog friska personer, i övriga deltog personer med Alzheimer och olika psykiska sjukdomar. Konditionsträningen bestod av cykling, gång och löpband 2-5 gånger i veckan. Den kortaste studien varade i tre månader, den längsta i två år.

Det visade sig att konditionsträning fick den vänstra delen av hippocampus att växa i storlek, medan den totala volymen av hippocampus var oförändrad. Forskarnas slutsats var att konditionsträning saktar ner försämringen av hippocampus. Träningen leder helt enkelt till att hippocampus förblir intakt och dessutom förbättras vissa delar.

Denna metastudie är kanske det bästa beviset hittills för löpningens positiva effekter på människohjärnor. Mekanismen bakom dessa positiva effekter är sannolikt att löpning ökar produktionen av tillväxtfaktorn BDNF i hjärnan. BDNF fungerar som hjärngödsel och ökar produktionen av nya nervceller och förbättrar hjärnans plasticitet. BDNF minskar med stigande ålder, men studier på möss visar att löpning ökar mängden BDNF i hjärnan med över 50 procent och att ökningen håller i sig i en vecka efteråt.

Ökning av BDNF efter löpning i en vecka.

Ålder är en siffra
Igår kom snön och nu kan du snart öka variationen i träningen med skidåkning. Hjärnan gillar variation. Den gillar också att lära sig saker och varje gång du tränar din kondition så öppnar BDNF ett inlärningsfönster i hjärnan. Utnyttja det till att analysera din träning, lära något nytt eller läsa en bok.

Din ålder är en siffra som mäter antalet varv som du snurrat runt solen, men efter 40 är ålder en ganska trubbig måttstock på vem du är och hur du mår. Din biologiska ålder bestäms av dina celler. Celler behöver utmaningar för att utvecklas. De måste knuffas ur sin bekväma jämvikt. En 60-årig cell som knuffats i 20 år kan vara i bättre form än en 40-årig cell. Några konditionspass i veckan tycks räcka långt. Tiden är en knapp resurs, men tid som du ägnar åt löpning får du igen flera gånger om.