Odżywianie a efektywność uczenia

Autor: Dr  hab. Zbigniew Marzec

Katedra Dietetyki WSNS w Lublinie, Kierownik dr n. farm. Marcin Mandryk

Uczenie się jest jedną z form aktywności umysłowej. Proces ten zależy od zdolności nowych członków każdej kultury do nabywania licznych umiejętności i jest podstawową formą działalności człowieka. W psychologii -w znaczeniu szerokim uczenie się rozumiane jest jako proces nabywania przez jednostkę względnie trwałych zmian w zachowaniu na podstawie indywidualnego doświadczenia. W znaczeniu wąskim bywa ograniczane do świadomego i zamierzonego zdobywania umiejętności i wiadomości.
Wśród wielu czynników działających w trakcie uczenia się możemy wyróżnić warunki wewnętrzne, w jakich odbywa się uczenie, które mogą sprawić, że proces zapoznawania się z materiałem, jego zapamiętywanie i utrwalanie nie będzie powodowało zmęczenia i będziemy je odczuwać jako przyjemność [1]. Mogą również spowodować, że zmęczenie będzie występowało szybko, a podejmowane wysiłki będą traktowane jako zło konieczne. Wszystko zależy zatem od odpowiednio dobranego odpoczynku po wysiłku umysłowym oraz dbania o harmonię umysłu i ciała m.in. poprzez stosowanie odpowiedniej diety ze szczególnym naciskiem na jej wpływ na funkcjonowanie mózgu.
W takcie pracy angażującej umysł np. pracy z książką występuje zmęczenie, które obejmuje przede wszystkim  układ nerwowy i spowodowane jest głównie zubożeniem zapasów substancji odżywczych w komórkach nerwowych. Rytmy pracy mózgu stanowią integralną część ogólnego schematu energetycznego organizmu i podczas każdego 90-120 minutowego cyklu, następuje 20- minutowy okres znacznego spadku sprawności mózgu. Organizm przekazuje informacje o zmęczeniu umysłowym, należy jednak wiedzieć, kiedy nadszedł czas na przerwę, ponieważ przestrzeganie tych rytmów przyczynia się do zwiększenia aktywności umysłowej. Usunięcie zmęczenia wymaga odpoczynku, przy czym uważa się, że odpoczynek czynny jest zazwyczaj korzystniejszy od biernego, o ile polega na zastąpieniu danej pracy aktywnością całkowicie od niej różną i niezbyt forsowną [2]. Najważniejszą część całodobowego odpoczynku stanowi sen i dlatego próby uczenia się kosztem snu prowadzą następnego dnia do większych strat niż zysków, ponieważ umysł jest zmęczony i z reguły pracuje na zwolnionych obrotach. Maksymalne wykorzystanie odpoczynku nocnego jest możliwe przy przestrzeganiu kilku zasad: przed snem odbyć spacer, przewietrzyć pomieszczenie (otworzyć okno), starać się nie myśleć o troskach i trudnych obowiązkach oraz spożywać kolację ok. 2 godziny przed snem, ponieważ pełny żołądek utrudnia sen i trawienie.
DIETA DLA MÓZGU
Ilość i skład spożywanych pokarmów wpływa w sposób bezpośredni nie tylko na samopoczucie i wydolność, ale również na stan zdrowia w przyszłości, dlatego istotnym jest zapewnienie organizmowi wszystkich niezbędnych składników w odpowiednich proporcjach. Podstawową rolę w żywieniu zajmują białka, ze względu na fakt, że 8-10 występujących w nich aminokwasów nie może być zastąpione przez inne substancje odżywcze ani zsyntetyzowane z innych składników pożywienia [3, 4 ]. Dlatego nie bez znaczenia pozostaje fakt, czy posiłki zaczynamy od produktów wysokobiałkowych czy bogatych w węglowodany. Występujące w białku aminokwasy- tyrozyna i tryptofan- konkurują o wywołanie właściwych dla siebie skutków biochemicznych i w zależności, który z nich pierwszy dotrze do mózgu taki będzie wpływ posiłku na aktywność umysłu. Tyrozyna wykorzystywana jest przez mózg do wytwarzania neuroprzekaźników: dopaminy i noradrenaliny, które ogólnie mówiąc przyspieszają reakcje przekazywania bodźców nerwowych, wpływając na bystrość myślenia, pamięć długotrwałą i koncentrację [5, 6]. Serotonina, która zwalnia reakcje przekazywania bodźców nerwowych przyczyniając się do wystąpienia senności, ospałości i chwilowego spadku sprawności umysłowej, jest syntetyzowana z tryptofanu. Dobrymi źródłami tyrozyny są mięso, drób, owoce morza i fasola, natomiast tryptofanu mleko i jego przetwory, banany, nasiona słonecznika.
Bardzo istotnymi z żywieniowego punku widzenia i odgrywającymi ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu mózgu są wielonienasycone kwasy tłuszczowe (PUFA)  z rodziny n-3 i n-6,  a zwłaszcza alfa-linolenowy (ALA), dokozaheksaenowy (DHA) i eikozapentaenowy (EPA), ponieważ stanowią ok. 60% masy tkanki mózgowej. Niedobory DHA w diecie negatywnie wpływają na rozwój psychomotoryczny dzieci, u dorosłych powodują zaburzenia emocjonalne m.in. stany depresyjne, agresję, a ponadto mogą prowadzić do występowania problemów z pamięcią [7,8]. Nie bez  znaczenia pozostaje fakt osobniczej reakcji na wybrane pokarmy (np. potrawy i produkty tłuste) i odczuwania po ich zjedzeniu uczucia sytości regulowanego m.in. poziomem neuroprzekaźnika galaniny. Minimalna ilość EPA i DHA w diecie powinna wynosić > 200 mg, a zalecana dawka dzienna to 1-3 g, co opowiada ok. 150 g tłustych ryb takich jak śledzie, sardynki, tuńczyki, makrele, pstrągi czy łososie. Bardzo dobrymi źródłami PUFA są również migdały, orzechy włoskie i oleje: lniany, z pestek dyni, rzepakowy czy orzechowy, których 1-2 łyżki zawierają tę ilość WNKT.
Rola niektórych tłuszczów (kwasów tłuszczowych) dla prawidłowego funkcjonowania mózgu jest niezmiernie istotna, należy jednak podkreślić , że głównym materiałem energetycznym tego narządu i całej tkanki nerwowej jest glukoza i to od jej „dowozu” zależy optymalna praca systemu nerwowego. Jednak nadmiar cukrów prostych w pożywieniu nie jest korzystny dla organizmu człowieka, ponieważ prowadzi do gwałtownego skoku poziomu glukozy we krwi, co prowadzi do uruchomienia mechanizmów regulujących glikemię m.in. do wzrostu stężenia insuliny, która powoduje szybki spadek stężenia glukozy i w konsekwencji pojawienia się uczucia głodu. Dlatego zalecenia żywieniowe sugerują stosowanie niezbyt długich przerw między posiłkami (< 4 h) aby uniknąć dużych wahań poziomu glukozy we krwi i związanych z nimi skoków stężenia insuliny. Ponadto, podobnie jak w przypadku tłuszczów, należy uwzględniać osobnicze cechy organizmu i związane z nimi preferencje powstające po zjedzeniu pokarmów bogatych w cukry (słodycze), uwarunkowane powstawaniem uczucia sytości m.in. ze względu na wysoki poziom neuropeptydu Y w mózgu.
W świetle najnowszych badań wydaje się, że nie można pominąć potencjalnej roli, jaką mogą odgrywać substancje o właściwościach przeciw utleniających (antyoksydanty) w poprawie funkcjonowania mózgu, a tym samym w procesie uczenia. Należy wymienić tu witaminy C, E, β-karoten, koenzym Q 10, aminokwasy i peptydy: taurynę, cysteinę, metioninę, glutation oraz pośrednio witaminy B1, B5, B6, cynk i miedź poprzez swój udział w dysmutazie ponadtlenkowej (SOD) i selen jako składnik peroksydazy glutationowej. Rola wszystkich wymienionych pierwiastków i związków polega w uproszczeniu na ochronie neuronów przed uszkodzeniami ze strony wolnych rodników (ROS) czyli zapewnieniu prawidłowości w funkcjonowaniu struktur układu nerwowego [8, 9, 10].
Do czynników mogących wpływać na poprawę funkcjonowania pamięci należy również zaliczyć cholinę, lecytynę oraz preparaty z miłorzębu  i żeń-szeń [9]. Cholina występuje w strukturze lecytyny i acetylocholiny, która jest neuroprzekaźnikiem prawdopodobnie poprawiającym funkcjonowanie pamięci, a jej niedobory mogą wpływać na zaburzenia związane ze wspomnieniami i gromadzeniem nowych informacji. Nie bez znaczenia pozostaje fakt, że lecytyna stanowi ok. 30% suchej masy mózgu. Dobrymi  źródłami tego związku w diecie są oleje z nasion roślin oleistych , zwłaszcza sojowy, który zawiera ~2% lecytyny.
    W związku z coraz powszechniejszym stosowaniem preparatów ziołowych –nutraceutyków i suplementów diety- nie można pominąć  ich ewentualnego wpływu na prawidłową pracę mózgu. Specjaliści od ziołolecznictwa uważają, że preparaty z miłorzębu japońskiego skutecznie poprawiają krążenie krwi w naczyniach włosowatych mózgu przez co wzmacniają koncentrację i sprzyjają uczeniu się oraz poprawiają pamięć krótkotrwałą.
Kolejnym-bardzo uniwersalnym- surowcem jest korzeń zeń-szeń, z którego licznym preparatom przypisuje się właściwości regulujące rytm serca i ciśnienie krwi, poprawiające krążenie krwi w mózgu, a tym samym pobudzanie pamięci i zdolności koncentracji oraz zwiększające odporność na stres.
Bardzo modny stał się ostatnio koenzym Q10, który jest zalecany w licznych dolegliwościach oraz jako czynnik ochronny  przed wolnymi rodnikami o działaniu zarówno zewnętrznym jak i po przyjęciu per os. Źródłami tego związku są oleje roślinne (sojowy, oliwa), wołowina, orzechy włoskie, sardynki, tuńczyk i szpinak, a zalecana dawka dzienna to 10-90 mg.
ZALECENIA ŻYWIENOWE
„Prawidłowe żywienie warunkuje pełne wykorzystanie potencjalnych, genetycznie uwarunkowanych możliwości optymalnego rozwoju fizycznego i umysłowego człowieka oraz zapewnia zachowanie homeostazy ustrojowej”. Definicja powyższa sformułowana przez ekspertów WHO jednoznacznie wskazuje na istotną rolę właściwego odżywiania w prawidłowym funkcjonowaniu organizmów ludzkich.  Nieprzestrzeganie zaleceń żywieniowych prowadzi bezpośrednio do zwiększonego ryzyka takich chorób jak: miażdżyca, choroby nowotworowe, cukrzyca, otyłość, choroby układu krążenia i wiele innych. Związki między żywnością, żywieniem a zdrowiem nie podlegają dzisiaj żadnym wątpliwościom, jednak zalecenia żywieniowe z nich wynikające mogą mieć różny charakter, zaczynając od przekonywujących w świetle obecnego stanu wiedzy, poprzez prawdopodobne i możliwe do niewystarczających.
Opierając się na najnowszych zaleceniach dla osób w wieku 19-30 lat, prowadzących tryb życia o umiarkowanym wydatku energetycznym (PAL- 1,75) należy przyjąć dla kobiety o masie ciała 60 kg i mężczyzny o masie ciała 80 kg, wartość energetyczną całodobowej racji pokarmowej (CRP) odpowiednio : 2400 kcal i 3350 kcal. Zmiana współczynnika aktywności fizycznej powoduje w zależności od grupy wiekowej zmianę wartości energetycznej CRP w zakresie od ok. 150 do 400 kcal. Również zmiana należnej masy ciała dla danej grupy wiekowej powoduje zmianę zalecanej wartości energetycznej diety o ok. 50-150 kcal w zależności od płci [11]. Uważa się, że optymalne ilości składników odżywczych  wyrażone ich udziałem w energii całodobowej diety powinny wynosić: białko- 10-15%; tłuszcze- 25-30%; węglowodany- 55-75%. Nasycone kwasy tłuszczowe powinny dostarczać < 10% energii, wielonienasycone- 6-10% ( n-6 – 4-8%; n-3 – 1-2%), kwasy trans- < 1%, a cukry rafinowane < 10%. Istotne z żywieniowego punktu widzenia jest dostarczanie ok. 25-40 g błonnika pokarmowego, nie więcej niż 300 mg cholesterolu, unikanie nadmiernego solenia potraw (<1,5 g Na/dobę- AI), oraz zwiększenie spożycia warzyw i owoców- jako źródła substancji bioaktywnych-  nawet do 600-700 g dziennie.
Bardzo ważny jest dobowy rozkład posiłków i przypadającej na nie wartości energii, aby unikać dużych skoków glikemii a jednocześnie zapewnić organizmowi (mózgowi) właściwy poziom substancji odżywczych, w tym energetycznych. Uważa się, że optymalne wykorzystanie składników odżywczych występuje przy kilku mniejszych posiłkach, minimum trzech lub lepiej pięciu spożywanych w regularnych odstępach czasu, niż np. dwu bardzo obfitych w odstępie ponad 6 godzin. Należy również dobierać właściwie produkty spożywane na poszczególne posiłki, aby nie występowały nich niedobory białka zwierzęcego, nie były ciężko strawne (zbyt duża ilość tłuszczu zwierzęcego) bo to utrudnia pracę mózgu, zawierały surowe warzywa i owoce, w jadłospisie powinny występować też  produkty mleczne [12].
SUPLEMENTY I NAPOJE ENERGETYZUJĄCE
Omawiając zagadnienia związane z efektywnością uczenia nie można pominąć tematu suplementów diety zawierających składniki wpływające na funkcjonowanie systemu nerwowego, a zwłaszcza mózgu oraz równie  mocno reklamowanych napojów energetyzujących. W tym celu przyjrzyjmy się kilku losowo wybranym preparatom analizując ich skład i potencjalne działanie.
Wyciąg z lucerny- nazwa handlowa K LIQUID to w ponad 99% woda z zawartością 0,4 g krwinek ?, naturalnymi konserwantami świata roślin ?, chlorofilem, który nie w pełni jest tam naturalny i ogromną listą pozytywnych oddziaływań na organizm, wśród których można wymienić: oczyszczanie z toksyn, poprawę metabolizmu, spowalnianie procesu starzenia, zwiększanie siły życiowej i wydolności fizycznej. Kolejny z nich to korzeń maki (MACA) w którym występują aminokwasy, fitohormony, witaminy i minerały, zalecany dla osób prowadzących aktywny tryb życia wymagający intensywnego wysiłku umysłowego i fizycznego. Można zauważyć ,że wszystkie te składniki występują w produktach spożywczych w niekoniecznie gorszych proporcjach. Wspomagający pamięć, koncentrację oraz zdolność uczenia się SUPER IQ zawiera bakozydy  wpływające na pracę mózgu oraz pamięć długotrwałą, chociaż trochę dziwne jest, w jaki sposób proteina przyjęta doustnie bezpośrednio odżywia komórki mózgowe. I wreszcie bardzo reklamowana Sesja zawierająca w swoim składzie miłorząb japoński, wymienianą wcześniej lecytynę, kofeinę i magnez, któremu również przypisuje się właściwości wpływania na przebieg procesów w systemie nerwowym[ 13, 14].
Podsumowując nie można odmówić tym i wielu innym preparatom zupełnego braku wpływu na procesy uczenia się, bo być może niektórym osobom obiektywnie pomagają w tej czynności, inni natomiast tak tylko odbierają ten efekt (placebo). W pełni przekonywujące byłyby dowody otrzymane w wyniku dużych badań trialowych konkretnych preparatów wykonane na ludziach, a nie wnioskowanie na podstawie składu i badań działania poszczególnych składników na zwierzętach, często w dawkach zupełnie nieadekwatnych do występujących w preparacie stosowanym przez ludzi oraz innej drodze podania.
Niektórzy sądzą, że energizery są źródłem szybko przyswajalnej przez organizm energii i dzięki temu poprawiają kondycję fizyczną i psychiczną. Nie jest to prawdą, bo składnikiem energetycznym jest w nich tylko glukoza i to w ilości, która nie wpływa zdecydowanie na funkcjonowanie organizmu. Również kofeina (występuje w stosunkowo dużych ilościach- nawet do 100 mg/szklankę), tauryna (regeneruje mięśnie po wysiłku) i niektóre witaminy z grupy B, chociaż działają pobudzająco, to działanie to jest krótkotrwałe i dość szybko wraca uczucie zmęczenia i znużenia wymagające zastosowania następnej dawki.
Wydaje się więc, że zdecydowanie lepsze pokrycie zapotrzebowania na składniki odżywcze niezbędne do funkcjonowania organizmu, w tym również procesu uczenia się, zapewnia duża rozmaitość odpowiednio dobranych produktów spożywczych z poszczególnych grup, a rolą suplementów jest tylko uzupełnianie mogących wystąpić w szczególnych sytuacjach niedoborów. Dlatego nie należy bezkrytycznie kierować się treściami zawartymi w reklamach i oczekiwać cudownych i natychmiastowych efektów bez żadnych konsekwencji w przypadku stosowania zbyt wysokich dawek.
Piśmiennictwo
[1] Pomykało W.(red.):  Encyklopedia Pedagogiczna, Fundacja Innowacja, Warszawa 1997.
[2] Pietrasik Z.: Sztuka uczenia się. WSZiP, Warszawa 1964.
[3] Stryer L.: Biochemia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999.
[4] Gertig H., Przysławski J.: Bromatologia zarys nauki o żywności i żywieniu, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2006.
[5] Nowak J.Z., Zawilska J.B. (red.): Receptory i mechanizmy przekazywania sygnału, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2004.
[6] Katzung B.G., Masters S. B., Trevor A. J.: Basic & Clinical Pharmacolgy, McGrow Hill, China 2009.
[7] Assisi A., Banzi R., Buonocore c., et al.: Fish oil and mental health: the role of n-3 long-chain polyunsaturated fatty AIDS in cognitive development and neurological disorders, Int. Clin. Psychopharmacol. 2006, 21: 319-336.
[ 8] Lockwood B.: Nutraceuticals, a guide for healthcare professionals, Pharmaceutical Press, London 2007.
[9] Mason P.: Dietary supplements, Pharmaceutical Press, London 2009.
[10]  Noor R., Mittal S., Iqbal J.: superoxide dismutase- applications and relevance to human diseases, Med. Sci. Monit., 2002, 8: RA210-RA215.
[11] Jarosz M., Bułchak-Jachymczyk B. (red): Normy żywienia człowieka, Instytut Żywności i Żywienia, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2008.
[12] Ciborowska H., Rudnicka A.: Dietetyka, żywienie zdrowego i chorego człowieka, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2007.
[13] Nishizawa Y., Morii H., Durlach J.(Eds.): New perspectiwes in magnesium research, Springer-Verlag, London 2007.
[14] Higgins J.P.T., Flicker L.: Lecithin for dementi and cognitive impairment. Cochrane Database Syst. Rev., 2000(4): CD001015.