Näljane aju vol 2 - kuidas aju teeb otsuseid

 

USAs, tõenäoliselt ka mujal, on riideesemeid saada suuruses XXXXXXXXL. Rasvumise näitajad hakkasid kõrgemale sööstma alates 1978 aastast. NIH (National Institudes of Health) teadlane Kevin Hall on arvutanud, et meie kaalutõus on tulnud iga päevasest suurenenud kalorite arvust ca 218 kcal.  St iga päev on vajaminevast söödud enam 218 kcal jagu. Iseenesest ei olegi nagu suur number.

Pool kilo keharasva on ca 3500 kcal. Kui me sööksime iga päev rohkem 218 kcal, kas siis me ei peaks iga 16 päeva tagant poolt kilo rasva juurde võtma ning vajama tõstukit paarikümne aastaga?

Guyenet kirjutab, et meie rasvakiht ei suurene lihtsa matemaatikatehte järgi. Kui kehakaal suureneb, siis suureneb ka kulutatavate kalorite arv. Suurem keha kulutab rohkem. Midagi sellist: pangakontol on 10000 eurot ja iga kuu lisandub 1000 eur. Kui väljaminekud on samuti iga kuu 1000 eur, siis kontojääk ei muutu. Kui  nüüd saab ametikõrgendust ja igakuine sissetulek saab olema 2000 eur, siis alguses on kõik suurepärane, kontojääk kasvab. Mingi aja pärast aga tuleb tahtmine osta parem arvuti ja kallimad jalanõud jms. Elustiil muutub, kulud kasvavad, 6 kuu pärast kulutad 1500 eur kuus ja 12 kuu pärast 2000 eur kuus. Mingi aja pärast on kontojääk taaskord seal, kus alguses.

Sama toimub rasvakihiga. Keha suureneb, täiendavad rakud vajavad toitu. Sa kulutad rohkem ja sööd rohkem ning mingil hetkel on kaalutõus peatunud – ainult suurema numbri juures. Samamoodi peatub kaal, kui võtad kaalust alla. Kui alguses sa sööd vähem kaloreid ja kaal langeb, siis mõne aja pärast on sinu keha väiksem ja vajab vähem kaloreid. Ning kaalu langus peatub.

Rusikareegliks on: iga päev tuleb süüa 10 kcal vähem iga naela (453,59 grammi) kohta, mida tahetakse kaotada. Selline langus võtab mitu aastat aega. Reeglina soovivad inimesed kaalu langetada kiiremini. Seega võib alguses süüa vähem kaloreid ja hiljem jätkata 10 kcal vähendamisega.

Kui sinu kaal on stabiilne ja soovid alla võtta 10 kg, tuleb iga päev süüa senisest vähem 200 kcal. Pole väga hirmuäratav, kuid tulemus tekib paari aasta jooksul. Kusjuures selline tulemus oleks kindlam ja püsivam, kui väga piiravate dieetidega kiire kaalulangus. Väga piirav dieet ajab aju pöördesse, aju ajab keha hulluks ja sa lõpetad söömissööstudega, mis kaotatud kaalu kiiresti tagasi toob ning võib lisada kilosid veelgi.

Väikestel asjadel suur mõju. Aeglaselt sõuad, kaugele jõuad.

USDA graafikult nähtub, et 1909 aastal on kaloritarbimine olnud suurem, kui 1960 aastal ja rasvumisepideemiat ei olnud. Kuid siin tuleb arvestada, et ka kalorikulu läbi tugeva füüsilise töö oli sel ajal palju suurem.

Kui rasvumise esimeseks tekitajaks on sisse söödavate kalorite hulk, siis teiseks on kulutatavate kalorite hulk. 1909 tuli meil oma põldu käsitsi harida, heina niita, tainast sõtkuda, pesu pesta (ikka käsitsi), karjatada, lüpsta, aina liikuda. Sõime rohkem, kuna tegime rohkem füüsilist pingutust nõudvat tööd. 1913 oli ca 100 inimese kohta 1 auto. Täna on 10 inimese kohta 8 autot. 1960 aastani suureneb istuvam eluviis, mehhaniseeritus kasvab ja sisse söödavate kalorite arv nagu ka kulutatavate kalorite arv väheneb. Isu on väiksem ja ülekaalu tohutut tõusu ei ole. Midagi muutub 1978 aastal, sissetulevate kalorite arv tõuseb järsult.

Kui energiabilanss kalorid sisse ei ole võrdne kalorite kuluga, on kehal ainult üks võimalus – koguda rasva. Kuid mis pani meid üle sööma? Kui me leiame vastuse sellele küsimusele, suudame ehk leida lahenduse.

Millised on kõige efektiivsemad viisid ülesöömiseks?

1970 aastatel oli tollane üliõpilane Anthony Sclafani, nüüdne Brooklyni Kolledži toitumiskäitumise labori direktor, pannud roti pingile, kuhu üks teine üliõpilane oli jätnud oma hommikuhelbeid Froot Loops. Rott hakkas neid ahnelt sööma, mis oli kummaline, kuna rotid tavaliselt on tundmatu toiduga ettevaatlikud. See viis Sclafani mõttele, et ehk on neid töödeldud toitudes midagi, mis aitavad rasvumisele kaasa. Ta läks toidupoodi ja ostis kaloririkkaid pakendatud valmistoite: hommikuhelbeid, kondenspiima, šokolaadiküpsiseid, salaamit, juustu, banaane, piimašokolaadi, maapähklivõid. Rottide puuri pandi vett, tavapärast rotitoitu ja kaloririkast inimeste toitu. Rotid jätsid oma toidu puutumata, kuid haarasid kaloririkka töödeldud toidu järele. Ja selle menüüga võtsid nad uskumatult kiiresti kaalus juurde. Sclafani nimetas selle supermarketi dieediks, kuid tänased teadlased ütlevad selle kohta kohvikudieet. Sclafani avaldas oma uuringu 1976 aastal ja kohvikudieet on tänaseni jäänud kõige efektiivsemaks viisiks rottide kaalu tõstmiseks – palju efektiivsemaks, kui lihtsalt rasvane või suhkrurikas toit.

1990 soovis Eric Ravussin oma uurimisgrupiga rohkem teada kalorite tarbimisest. Kõige täpsem meetod oleks võtta inimesed laborisse ja sööta neile täpselt väljakaalutud koguseid, kuid samas on see väga ebaloomulik uurimus. Inimesed ei saa valida, mida nad söövad ja nii ei pruugi see täpselt kajastada seda, kui palju me kodus sööksime. Ravussin tahtis võimalikult elulähedast tulemust ja nii ta tegi suure rootsi laua, kuhu pani erinevaid roogasid. Eelnevalt küsitles ka inimesi, mida nad tavapäraselt söövad. Pakuti röstsaia ja vorstikesi, ahjukana, juustukooki, pudingut, komme ja veidi õunu. 10 meest pandi sellise toidulauaga luku taha 7 päevaks. Osalejad said ise valida mida ja kuna nad süüa tahavad. Tulemuseks oli, et osalejad sõid tohutult üle. Mehed võtsid 7 päeva jooksul juurde 2,5 kg ja ületasid oma tavapärast kalorite hulka 173%. Ravussin nimetas oma uuringut inimese  kohvikudieediks ja avaldas veel samasuguseid teisi uuringudi: naistega, saledate ja ülekaaluliste inimestega, kaukaaslastega, põliselanikega. Ja iga kord, kui inimeste ümber oli selline toiduküllus, sõid kõik palju, palju rohkem ilma, et neil oleks palutud süüa. Ravussin nimetas seda fenomeni oportunistlikuks apluseks.

Raamatu "Hungry Brain" teine peatükk seletab õige põhjalikult lahti selle, kuidas toimub ajus valik. Selline suht igav aga ometi vajalik, et mõista hiljem kirjutatut. Rootsi Karolinska Instituudis uurib Sten Grillner silmusid. Silmud on ühed kõige lihtsamad selgrootud ja nende aju uurimine annab meile arusaamist selles toimivatest töötlusprotsessidest. Grinell usub, et silmu hernesuuruses ajus toimuv otsuste tegemine on aluseks ka inimese ajus toimuvale.

Tahtes mõista inimese toitumisharjumusi on vaja teada, kuidas aju teeb otsuseid.

Kujutage ette auto ust värvivat robotit. Robot värvib ust ainult üht värvi – teeb ainult üht protseduuri. Siin pole vaja eriti palju vaeva näha, kuna tegemist lihtsa üheainsa ülesandega.

Teine robot saab värvida ukse nii punaseks kui ka roheliseks, kuid tal on ainult üks värvimisotsik. Kuidas see valib kumba värvi kasutada? Sellist põhimõttelist väljakutset nimetatakse valikuprobleemiks. 

Teisel robotil peab olema selektor (valiklüliti), mis otsustab milline värv millisele uksele on õige. Aju arengu algusaegadel oligi see tõenäoliselt sama lihtne, kui robotil. Arenedes omandati oskus teha rohkem kui ühte asja ja arenenum variant andis oma geenid edasi järglastele, kes olid elujõulisemad. Silmud suudavad teha mõningaid asju: imada ennast kivi külge, jälitada saaki, põgeneda vaenlase eest, paarituda, pesa teha ja ujuda erinevates suundades. Nii nagu teine robot, vajab ka silm selektorit, kuna osad tegevused nõuavad täpselt samu lihaseid.

Efektiivne selektor:

1. peab suutma valida ühe – kui paaritumine ja põgenemine on mõlemad päevakorral, tuleb valida.

2. peab suutma teha parima valiku – kui nähtaval on vaenlane, siis tuleb põgeneda. Kui silmud hakkaksid paarituma vaenlase kõrval, siis nende elu lõpeb.

3. peab suutma teha valiku otsustavalt. Isegi kui üks otsus on teisest vaid viivu parem, peab ta saama otsustavalt valitud ja kõik muud teed tuleb sulgeda. Kui silm püüab nii paari heita kui ka põgeneda, ei tule tema elust suurt välja.

Kuidas silmud oma valikuid teevad?

Silmu basaalganglias on striatum (juttkeha). Striatum võtab aju teistelt osadelt vastu nn pakkumisi, millest igaüks esindab teatud tegevust. Üks osa sosistab „heida paari“ ja teine „põgene, on oht“ jne. Neid tegevusi ei saa kõiki teha korraga. Üht tegevust lubatakse, teised inhibeeritakse. Paljud neist pakkumistest tulevad silmu aju osast nimega pallium (mantel), mis arvatakse on arenenud planeerimistegevuseks – palliumi iga väike osake ise tegevuste jaoks. Ja iga neist osakestest püüab teist üle trumbata ning iga osakese tugevus sõltub parasjagu sellest, kui väärtuslik on antud hetkel kehale mingi antud tegevus.

Basaalganglia valib välja tugevaima, annab sellele vaba pääsu lihastele ja lülitab välja kõik teised tegevused.

Inimaju on muidugi palju keerulisem. Meil on ka ülikeeruline närvisüsteem, mis võimaldab meil teha äärmiselt arukaid otsuseid. Ja aju, kuigi moodustab 2% keha massist, kasutab viiendiku kogu keha energiast.  Hoolimata oma keerukusest on inimaju basaalganglia jt imetajate ning silmude aju basaalganglia üsna sarnane –samad alad, samad seosed, samasugune organiseeritus.

Inimaju striatum võtab sisendeid vastu peamiselt cerebral cortexi(ajukoor) kaudu. Just ajukoor on inimestel palju suurem ja rohkem arenenud, kui teistel loomadel ja mängib võtmerolli meie tohutu intelligentsuse puhul.

Kui inimene läheb restorani on see seotud väga mitmete otsuste tegemisega. Sellise lihtsa tegevuse jaoks peab kõigepealt tekkima motivatsioon süüa, siis tuleb otsustada, mida tahetakse süüa ja kuidas sinna jõuda. Keha peab suutma restoranini jõudma, seal istuma ja toitu suhu panema. Palju keerulisem, kui teisel robotil. Kaasatud on nii motivatsioonilised, kogniitivsed kui ka motoorsed tegevused, mida kõiki koordineeritakse aju erinevates osades. Kuidas aju selle kõige toime tuleb?

Ajust ei ole veel kõik teada, kuid Sheffieldi Ülikooli teadlased Peter Redgrave ja Kevi Gurney selgitavad seda nii:

Oletame, et sa ei ole mõnda aega söönud. Ellujäämise seisukohalt vajab sinu keha energiat, seetõttu on söömine väärtuslik tegevus. Esiteks tekib motivatsioon süüa. Striatuse alumine osa vastutab võistlevate motivatsioonide ja emotsioonide valiku eest. Siin tehakse valik: nälg, janu, seks, hirm, külm või kuum – need kõik võistlevad omavahel, et valitud saada. Kui meie energiatase on madal, siis siit tuleb väga tugev signaal. See signaal võidab võistluse ja tal lubatakse ennast väljendada – inimene tunneb nälga.

Kui tuntakse nälga hakkavad cortexi teised osad genereerima plaani: kuskohast ja kuidas süüa saab. Ülemises striatumis (dorsal striatum) hakkavad võistlema valikud: külmkapp, pitsa tellimine, lähim restoran või väga hea restoran kuskil kaugemal. Selle võistluse puhul sõelutakse infot: kui hea mingist valikust oli toit eelmine kord, mida teised on öelnud, kui palju pingutust see nõuab ja kui kallis see on.

See väga hea restoran pakub tõesti head toitu, kuid sa ei taha sinna praegu sõita. Külmkapist tuleb kõige odavam aga seda tuleb valmistama hakata. Lähim restoran on kiiresti kättesaadav ja pole kallis, nii et see võidab võistluse.

Nüüd on plaan olemas, mis edasi? Kuidas sa sinna saad: jalutad, jalgrattaga, autoga, bussiga? Taas kord tulevad sisendid striatumisse (dorsal striatum): sa tahaksid värsket õhku, kuid samuti tahad sa kiiresti kohale jõuda ja nii võidab jalgratas. Kui sa jõuad rattani, mis saab nüüd: kuidas sa selle liikuma paned, kas on vaja liigutada käsi, ajada jalgadega ringi pedaale või raputada pead? Vastus tundub meile lihtne, kuid õige valiku jaoks on ajul ikkagi vaja valida ja teha otsus.  

Kõigi sisendite vahelt ühe valimine on mõjutatud kogemustest, sisemistest ja välimistest vihjetest ning basaalganglia lubab ainult kõige tugevamal signaalil võita.

Et aru saada, kui oluline basaalganglia otsused meile on, vaatame mis juhtub siis, kui see ei tööta.