Naujausi tyrimai atskleidė netikėtą ryšį tarp akademinių pastangų ir kalorijų sąnaudų. Atliekant sudėtingus namų darbus, ypač matematikos ir gamtos mokslų, per valandą galima sudeginti iki 41 kilokalorijos – tai prilygsta 30 minučių lengvo fizinio aktyvumo. Smegenys, nors sudaro tik 2 % kūno svorio, sprendžiant sudėtingas kognityvines užduotis sunaudoja beveik 20 % organizmo energijos. Šis medžiagų apykaitos fenomenas rodo, kad studentai gali gauti netikėtos fizinės naudos iš mokymosi sesijų. Tai turi didelę reikšmę švietimo metodams, susijusiems su sveikatingumu.
Mokslas apie protinės energijos sąnaudas
Nors daugelis mano, kad kalorijos deginamos tik fizinės veiklos metu, žmogaus smegenys sunaudoja apie 20 % organizmo energijos, nors jos sudaro tik 2 % viso kūno svorio. Šis neproporcingai didelis energijos suvartojimas suintensyvėja atliekant pažinimo reikalaujančias užduotis, pavyzdžiui, namų darbus.
Kai mokiniai sprendžia sudėtingus matematinius uždavinius, rašo rašinius ar įsimena informaciją, suaktyvėja jų neuroniniai tinklai, kuriems reikia gliukozės ir deguonies. Tyrimai rodo, kad sudėtingos protinės užduotys gali padidinti kalorijų sąnaudas iki 25 kalorijų per valandą, palyginti su bazine medžiagų apykaita.
Šis medžiagų apykaitos pagreitis atsiranda, kai neuronai įsijungia, išsiskiria neuromediatoriai ir stiprėja sinapsiniai ryšiai. Smegenyse vykstant termodinaminiams procesams išsiskiria šiluma, atspindinti energijos suvartojimą.
Nors tai neprilygsta širdies ir kraujagyslių pratyboms, ilgalaikės intelektinės pastangos sukelia išmatuojamą metabolinį poveikį, ypač kai koncentracijos lygis išlieka aukštas visą tyrimo laikotarpį.
Kurios akademinės užduotys sudegina daugiausiai kalorijų?
Ne visos namų darbų užduotys sukelia vienodą medžiagų apykaitos poreikį smegenims. Tyrimai rodo, kad sudėtingos problemų sprendimo užduotys, kaip antai pažangi matematika ir fizika, sunaudoja gerokai daugiau gliukozės nei įsiminimo užduotys.
Matematiniai skaičiavimai, ypač tie, kuriuos atliekant reikia atlikti kelis veiksmus arba abstrakčiai samprotauti, yra kalorijų sąnaudų lentelės viršuje – maždaug 0,68 kalorijos per minutę.
Toliau seka užsienio kalbų mokymasis, nes verčiant ar mokantis žodyno smegenyse aktyviai kuriami nauji nervų takai.
Trečioje vietoje yra esė rašymas, reikalaujantis nuolatinio kūrybiškumo ir analitinio apdorojimo.
Įdomu tai, kad dirbant keliomis užduotimis,pavyzdžiui, atliekant tyrimus ir tuo pat metu rašant užrašus, kalorijų suvartojimas padidėja iki 30 %, palyginti su vienkartine veikla. Tačiau tai daroma kognityvinio efektyvumo sąskaita.
Mokiniai, ilgą laiką sprendžiantys sudėtingas STEM problemas, gali sudeginti 23-29 papildomas kalorijas per valandą, palyginti su paprastu teksto skaitymu ar paryškinimu.
Matematikos uždaviniai ir maratonai: Maratonai ir maratonai: netikėti palyginimai.
Nors fizinė veikla, pavyzdžiui, maratonai, neabejotinai sudegina daugiau bendrų kalorijų nei protinės užduotys, skirtumas tarp intelektinio ir fizinio krūvio turi netikėtų niuansų.
Tyrimai rodo, kad sudėtingų matematinių problemų sprendimas gali padidinti kalorijų sąnaudas iki maždaug 1,5 kalorijos per minutę, t. y. per valandą sutelkto matematinio darbo sudeginama apie 90 kalorijų.
Palyginimui, vidutinis suaugęs žmogus per 30 minučių lengvo bėgimo sudegina maždaug 180-240 kalorijų. Nors tai vis dar gerokai daugiau nei protinis krūvis, tai atskleidžia netikėtą proporciją – ilgalaikės intelektinės pastangos pasiekia maždaug 30-40 % lengvo fizinio krūvio kalorijų.
Šis palyginimas tampa dar įspūdingesnis, kai atsižvelgiama į trukmę. Tris valandas intensyviai besimokantys matematikos studentai gali sudeginti kalorijų, prilygstančių 45 minučių vidutinio sunkumo treniruotei, o tai paneigia įprastą supratimą apie energijos sąnaudas akademinės veiklos metu.
Kaip smegenų veikla lemia fizinę naudą
Smegenys sunaudoja stebėtinai daug – 20 % visos organizmo energijos, nors sudaro tik 2 % visos kūno masės. Vykdant intensyvią protinę veiklą, pavyzdžiui, sprendžiant sudėtingus namų darbus, šios energijos sąnaudos labai padidėja.
Smegenys visų pirma degina gliukozę, konvertuodamos ją į ATP per ląstelių kvėpavimą – tą patį pagrindinį energijos procesą, kuris naudojamas fizinio krūvio metu.
Kai mokiniai sprendžia sudėtingas užduotis, neuronai greitai įsijungia, todėl reikia daugiau deguonies ir gliukozės. Dėl padidėjusio neuronų aktyvumo padidėja smegenų kraujotaka ir pagreitėja medžiagų apykaitos procesai.
Tyrimai rodo, kad 90 minučių sutelkto mokymosi galima sudeginti apie 91 kilokaloriją, t. y. panašiai kaip per 30 minučių trukmės lengvą treniruotę.
Šie kognityviniai ir fiziniai ryšiai paaiškina, kodėl protinis nuovargis sukelia fizinį išsekimą. Smegenų energijos sąnaudos atliekant sunkius namų darbus rodo, kad intelektinis krūvis sukelia išmatuojamą fiziologinį poveikį, o tai paneigia tradicinį protinės ir fizinės veiklos skirstymą.
Poveikis mokinių sveikatai: Sveikatingumo permąstymas
Sveikatos mokytojai ir mokyklų administratoriai, atsižvelgdami į naujus mokslinius tyrimus apie namų darbų kaloringumą, persvarsto tradicines sveikatingumo sistemas. Šis paradigmos pokytis rodo, kad akademinė veikla gali reikšmingai prisidėti prie kasdienių mokinių fizinio sveikatingumo poreikių.
Mokyklos galėtų įtraukti šias žinias į išsamias sveikatos strategijas, pripažindamos, kad protinį krūvį reikia vertinti kartu su tradiciniais fiziniais pratimais. Sėdimą darbą dirbantiems arba riboto fizinio judrumo mokiniams namų darbų kaloringumas suteikia netikėtos naudos sveikatai.
Tačiau ekspertai įspėja, kad namų darbų negalima laikyti fizinio aktyvumo pakaitalu. Veikiau tai yra papildomas mokinių sveikatingumo aspektas, jungiantis kognityvinę ir fizinę sveikatą.
Ateityje švietimo įstaigos galėtų sukurti holistiškesnius sveikatingumo rodiklius, kuriuose būtų vertinami ir tradiciniai fiziniai pratimai, ir intelektinis dalyvavimas, o tai galėtų sumažinti stigmą studentams, mažiau linkusiems į tradicinį sportą.
Mąstymo treniruočių matavimas: Kognityvinių kalorijų deginimo stebėjimas
Kiekybinis protinio krūvio kalorijų sąnaudų nustatymas yra ir iššūkis, ir galimybė moksleiviams, norintiems suprasti, kiek energijos jie išeikvoja. Naujausi tyrimai rodo, kad sutelktai mokantis per valandą galima sudeginti 50-77 kilokalorijas, t. y. panašiai kaip užsiimant lengva fizine veikla.
Egzistuoja keli kognityvinių kalorijų deginimo stebėjimo metodai. Dėvimi prietaisai, matuojantys širdies ritmo kintamumą ir odos laidumą, gali įvertinti protines pastangas. Taip pat galima apytiksliai apskaičiuoti laiką, naudojant laiko stebėjimo programas ir medžiagų apykaitos skaičiavimus. Moksleiviai gali padauginti mokymosi valandas iš numatomų valandinių degimo normų, pagrįstų užduoties sudėtingumu.
Mokslininkai įspėja, kad rezultatams didelę įtaką daro individualūs veiksniai, įskaitant pradinę medžiagų apykaitą, užduoties sudėtingumą ir įsitraukimo lygį.
Nors tai ir nepakeičia fizinių pratimų, tačiau akademinių pastangų kalorijų kiekio pripažinimas leidžia susidaryti vientisesnį dienos energijos sąnaudųvaizdą – tai gali motyvuoti studentus vertinti savo intelektines pastangas kartu su fizine veikla.
Akademinių ir fizinių pratybų derinimas siekiant optimalios sveikatos
Nors kognityvinių kalorijų deginimo stebėjimas suteikia vertingų įžvalgų, supratimas, kaip integruoti protinę ir fizinę veiklą į kasdienę rutiną, yra kitas sveikata besirūpinančių studentų tikslas.
Tyrimai rodo, kad intensyvių mokymosi sesijų ir trumpos fizinės veiklos kaitaliojimas sukuria idealias sąlygas tiek kognityviniams rezultatams, tiek bendrai sveikatai.
Ekspertai rekomenduoja taikyti metodą „50-10”: 50 minučių sutelkto akademinio darbo ir 10 minučių judėjimo – tempimo, trumpos kardio treniruotės ar tiesiog pasivaikščiojimo. Šis subalansuotas metodas apsaugo nuo sėdimos veiklos ir didina protinį produktyvumą.
Be to, po sudėtingų akademinių užduočių atlikimo planuojant sunkesnes fizines treniruotes, pasinaudojama išsekusiu gliukozės kiekiu, o tai gali padidinti riebalų deginimo efektyvumą.
Papildomas smegenų darbo ir fizinių pratimų ryšys yra holistinis požiūris į studentų sveikatingumą, kai vienu metu rūpinamasi ir intelekto vystymusi, ir fizine sveikata.
