Veľkosť, výška a životnosť mozgu, Medzinárodný časopis o obezite -
predmetov
abstraktné
V tejto analýze spájame dve oblasti výskumu, ktoré nikdy predtým neboli spojené: klinický problém „Quételetov index telesnej hmotnosti a dlhovekosť“ a komparatívny biologický problém „alometria tela a mozgu“. Porovnanie lekárskych a biologických údajov podporuje názor, že index telesnej hmotnosti je iba individuálnym vyjadrením energetickej rovnováhy tela a mozgu - biologická premenná, ktorá naznačuje, že si jedinec udržiava a systémovú energetickú homeostázu preto bude pravdepodobne v budúcich rokoch dosahovať dobré výsledky.
V súčasnosti prevláda mýtus, že veľká kapacita mozgu by mala zaručiť dlhý život. Tu navrhujeme, aby existovala skrytá súvislosť medzi veľkosťou mozgu a dlhovekosťou.
Lekári sa zamerali výlučne na ľudí a zistili, že telesná hmotnosť súvisí s dĺžkou života. 1, 2, 3 Už v roku 1835 analyzoval matematik Adolphe Quételet súbory údajov o ľuďoch s cieľom nájsť štatistickú premennú, pomocou ktorej by mohol identifikovať „zdravých“ ľudí, ktorých považoval za „normálnych“. 4 S touto úlohou mal malý úspech, keď zistil, že muž alebo žena s pomerom hmotnosť/výška 2 kg 24 kg m −2 zodpovedali jeho obrazu „normálu“. Poisťovne neskôr použili jeho koncept na výpočet rizík pre ľudské zdravie. Quételetov pomer je dnes známy ako „Body Mass Index“ (BMI). Súčasné štúdie potvrdzujú, že BMI medzi 22,5 a 25,0 kg m −2 je silným prediktorom maximálnej dĺžky života (obrázok 1c). 1, 2 Je známe, že u myší sa podstatne predlžuje životnosť menej prenosu signálu podobného inzulínu v celom tele alebo iba v mozgu. 5, 6 Nie je však známe, či energetický metabolizmus mozgu dokáže konkrétne predpovedať dlhovekosť.
Na zodpovedanie prvej otázky sme pomocou magnetickej rezonancie merali veľkosť mozgu a nepriamu kalorimetriu merali telesný metabolizmus (cm 3 O 2 min −1), ako už bolo opísané. 17 Štúdie sa zúčastnilo spolu 104 žien a 104 mužov s veľmi rozdielnymi váhami (podváha verzus obezita). Použili sme produkt veľkosti individuálneho mozgu testovanej osoby a 0,0349 cm 3 O 2 min −1 g mozgu −1 (tj. Spotreba kyslíka v mozgu podľa Sokoloffa 18), aby sme odhadli energetický metabolizmus mozgu. Zistili sme, že energetické rovnováhy tela a mozgu (X/Y) korelovali s BMI (r = 0,553; P
Ak sa do rovnice (1) vloží BMI 24 kg m −2, výsledkom je energetická bilancia tela a mozgu (X/Y) 5,0. Optimálne prežitie ľudí s BMI 24 kg m −2 ako uvádza Whitlock a kol. 1 je spojená s energetickou rovnováhou tela a mozgu 5 alebo inými slovami s relatívnou energetickou spotrebou mozgu 20%. Naproti tomu subjekty s podváhou vykazovali vyššiu relatívnu spotrebu energie v mozgu o 22,0 ± 0,1% (stredná hodnota ± polovica) a obézni jedinci s nižšou hodnotou 17,2 ± 0,1%. Získali sme najmä lineárnu závislosť pre Homo sapiens, ktorá sa vzťahuje na subjekty s BMI 24 kg m −2, u ktorých sa uvádza, že očakávajú najdlhšiu životnosť:
Túto funkciu (rovnicu (2)) potom môžeme znázorniť pomocou bežne používaného alometrického diagramu mozog na telo (obrázok 1b; tučná čierna tlač).
Túto funkciu môžeme tiež reprezentovať (rovnica (3)) pomocou alometrického diagramu od mozgu k telu (obrázok 1b; sivý graf).
V súhrne sme porovnali funkciu našej štúdie magnetickej rezonančnej tomografie a nepriamej kalorimetrie u ľudí (rovnica (2)) s izometrickou funkciou použiteľnou pre Homo sapiens, ktorá bola odvodená z väčšieho súboru údajov 8 o stavovcoch a ľuďoch (rovnica (3))) a boli schopní ukázať že prvá bola dobrou aproximáciou druhej (obrázok 1b, tučná krivka medzi čiernou a sivou farbou).
Ak sa pozrieme späť na biologický kontext, nie je prekvapujúce, že keď Quételet analyzoval údaje iba od ľudí, dokázal nájsť jednoduchú „štatisticky odvodenú“ premennú BMI, pomocou ktorej by mohol identifikovať ľudí s maximálnou dĺžkou života. Aj keď je Quételetova premenná prediktívna, ide iba o popisné opatrenie. Má to vlastne biologický zmysel? Tu sme sa pokúsili nahradiť popisný pomer BMI (hmotnosť (kg) vydelený plochou (m 2)) premennou, ktorá predstavuje relevantnú biologickú charakteristiku.
V súhrne sme spojili dve oblasti výskumu, ktoré nikdy predtým neboli spojené, a to klinický problém „Quételetov index a dlhovekosť“ a komparatívny biologický problém „alometria tela a mozgu“. Tu je potrebné poznamenať, že všeobecné biologické pravidlo „stálosť rovnováhy tela a mozgu“ má väčší „rozsah“ ako Quételetov index, pretože je založené na súboroch údajov, ktoré sa hodnotili v podkmene stavovcov (vrátane ľudí). . a neobmedzuje sa iba na ľudský druh. Porovnanie lekárskych a biologických údajov podporuje názor, že BMI je iba individuálnym vyjadrením rovnováhy energie tela a mozgu - biologická premenná, ktorá naznačuje, že jednotlivec si udržuje, a teda pravdepodobne, že si udržuje svoju systémovú energetickú homeostázu bude mať v budúcich rokoch dobrý výkon. Je zaujímavé, že tento výkon vo veľkej miere závisí od kompetentného mechanizmu „vyťahovania mozgu“, to znamená od schopnosti mozgu kompetentne vyžadovať energiu z tela, ako ukázal nedávny výskum v oblasti neuroenergetiky. 19