Träning förändrar hjärnan hos insulinresistenta personer

Forskarna Jarna Hannukainen och Kari Kalliokoski vid Åbo Universitet har undersökt hur högintensiv intervallträning förändrar hjärnan hos fysiskt inaktiva insulinresistenta personer med avseende på glukosmetabolism. I studien kom de fram till att endast två veckors högintensiv intervallträning minskade glukosmetabolism i hela hjärnan.

Tidigare studier har visat att hjärnans glukos- och fettsyraupptag ökar vid typ 2-diabetes och att glukosupptaget minskar efter viktminskning. Syftet med studien var att undersöka om en liknande effekt kan uppnås genom träning utan viktminskning.

Mekanismerna bakom de metabola förändringarna i hjärnan är dock okända. Under högintensiv intervallträning bildas det ketoner och laktat som hjärnan kan använda som energikälla. Eventuellt kan tillskottet av ketoner förklara det minskade upptaget av glukos.

Deltagarna i studien bestod män och kvinnor med typ 2-diabetes eller prediabetes (förstadium till diabetes). De delades upp i två olika träningsgrupper. En grupp körde högintensiv intervallträning och en grupp lugn konditionsträning. De tränade i två veckor, vilket blev sex träningstillfällen på träningscykel. Den högintensiva intervallträningen bestod av 30 sekunder max med 4 minuter vila däremellan. Det låter lättsamt att vila i 4 minuter, men det är fruktansvärt tufft att ge allt i 30 sek vid sex tillfällen.

”Båda träningsformerna förbättrade hela kroppens insulinkänslighet lika effektivt och sannolikt skulle vi ha sett en förändring även i hjärnans ämnesomsättning efter lugn träning om träningsperioden skulle ha varit längre. För att förbättra sin insulinkänslighet kan alla välja den träningsform de är mest bekväma med, vilket också motiverar folk att träna regelbundet”, säger Hannukainen i ett pressmeddelande (min översättning).

Hjärnfysikbloggen: Periodisk fasta ger fastare kropp

En ny studie visar att periodiskt fasta i sexton veckor minskar fetma och motverkar olika metaboliska störningar. Effekterna av periodisk fasta visar sig redan efter sex veckor. Studien gjordes av Kyoung-Han Kim och Yun Hye Kim och publicerades nyligen i tidskriften Cell Research.

Forskarna tvingade en grupp möss att följa ett schema med mat i två dygn och fasta i ett dygn. Det är en variant av periodisk fasta. En annan grupp möss fick äta som vanligt och fungerade som kontrollgrupp. Det totala kaloriintaget var lika stort i båda grupperna.

Efter fyra månader visade det sig att mössen som fastat tappat vikt, vilket mössen i kontrollgruppen inte gjort. Den lägre kroppsvikten var inte den enda effekten av periodisk fasta. Fastan ökade också mängden ...

Läs fortsättningen på Hjärnfysikbloggen.

Bayesiansk beslutsteori hjälper dig att tänka

Hur säkert vet du det du tror att du vet? Det första steget mot kunskap är att inse att dina kunskaper är ofullständiga. Det är också vad Sokrates menade kännetecknade en vis människa som han själv – en som vet att han inte vet. Men även om du inte vet, så vet du också att vissa gissningar är bättre än andra. Det är det andra steget till kunskap. Dessa två steg är också grunden till den engelske matematikern Thomas Bayes sats.

Bayes sats: Den vänstra sidan P(A|B). Det är sannolikheten (P) för händelse A givet att händelse B inträffat. Det är det du är intresserad av. Det kallas posterior. P(A) är sannolikheten för händelse A. Det är din tro (prior). P(B|A) är sannolikheten för B givet att A inträffat. P(B) är sannolikheten för B.

Det har gått 250 år sedan Thomas Bayes formulerade den sannolikhetsteori som senare kom att kallas Bayes sats. Bayes tankar ansågs länge farligt subjektiva och strida mot vetenskapens objektivitet. Statistik ska inte ta hänsyn till tro. Statistikerna lutade sig istället mot standardavvikelser och signifikans. Men de senaste åren har vinden vänt. Bayes går att använda. Bayes ger värde.

Läkare, advokater, ingenjörer och finansmän använder bayesianska nätverk som stöd i beslutsfattande. Psykologer och hjärnforskare utforskar hjärnans bayesianska funktionssätt. Statistiker använder i allt högre grad på bayesiansk logik. Ditt spamfilter arbetar enligt bayesianska principer.

Thomas Bayes (1702-1761)

Så vad är skillnaden mellan traditionell statistik och bayesianism? Säg att du förlagt mobilen någonstans i hemmet. Du ringer upp den med en annan mobil och hör signalen, men kan inte lokalisera varifrån signalen kommer. Problem: var ska du söka?

Om du är en traditionell statistiker skulle du använda dig av en mental modell för att identifiera det rum som ljudet kommer från. När du hör signalen, söker du genom huset.

Om du är bayesian använder du samma mentala modell, men också din tro baserad på de platser där du brukar glömma mobilen. Du kombinerar dina slutsatser från signalen med information om dessa platser, vilket minskar området du behöver leta på.

Eller säg att du har en hund. Du har vägt den vid 3 tillfällen och fått resultatet 13,9, 17,5 och 14,1 kg. I medelvärde väger den 15,2 kg. Det ger en standardavvikelse på 2 och ett standardfel på 1,16. Resultatet av detta kan visas på en normalfördelningskurva med ett medelvärde på 15,2 (figur 1). Men det finns en stor spridning. Det ger dig inte så mycket hjälp när du ska gissa vikten.

Figur 1.

Du testar Bayes sats istället. Bayes tar hänsyn till det du tror. Om du inte tar hänsyn till det du tror (P(A)), kommer du att få exakt samma svar som vid traditionell statistik, men om du först gör en kvalificerad gissning kommer Bayes ge dig ett annat svar. Säg att du tror att hunden väger 14,2 kg, vilket den gjorde senast du vägde den. Hunden ser inte ut att ha gått upp i vikt sedan dess. Du antar därför en spridning på ett kilo. Dessa data är dina priors. Din tro (figur 2).

Figur 2.

Du utgår alltså från en normalkurva som är samlad kring 14,2 och har en spridning på 1. Om du multiplicerar samman sannolikheterna för alla värden ger det en annan kurva jämfört med tidigare. Värdet på extrema värden som 17,5 får nästan ingen sannolikhet alls. Normalkurvan samlas kring 14,1 med en spridning mindre än ett kg. Det ger dig ett bättre svar än om du bara beräknat medelvärdet av dina tidigare mätningar (figur 3).

Figur 3.

Den grundläggande tanken bakom Bayes sats är enkel: Ju mer data du samlar in, desto säkrare blir dina slutsatser. Säg att du tror att du har 50% chans att få en löneförhöjning. Om du får positiv feedback från din chef justerar du denna uppskattning uppåt. Din tro på en löneökning ökar. Det är vardaglig bayesianism.

Bayesiansk poker

När du exempelvis spelar poker uppdaterar du kontinuerligt dina priors. Du vet inte vad motståndarna har för hand. Men du har vissa förkunskaper, som att sannolikheten för par är högre än sannolikheten för triss. Det är dina priors. Sannolikheterna förändras i takt med att motståndarna drar och slänger kort. Om motspelaren byter två kort, sjunker sannolikheten att hen har ett par. Byter hen tre kort, ökar sannolikheten att hen har ett par. Den nya informationen gör att du uppdaterar dina föreställningar om situationen du befinner dig i. Ju mer du spelar, desto bättre antaganden bygger du upp och därmed gissar du sannolikheterna bättre.

I exemplet med poker vet du att det finns en rad satser med olika sannolikheter, i andra fall kan det handla om vetenskapliga hypoteser eller olika påståenden. Du tilldelar dem alltid en subjektiv sannolikhet. I boken The Big Picture använder sig Sean Carrol av sandkorn och skålar för att åskådliggöra det bayesianska tänkesättet. Tänk dig att varje sats är som en skål med sand och att mängden sandkorn är proportionell mot satsens sannolikhet. Din tilltro till satsen x motsvarar då mängden sandkorn i skål x delat med mängden sandkorn i alla skålar.

Bayesiansk dating

Säg att du fattat tycke för en person och överväger om du ska fråga hen om en date. Du bedömer att chansen för ett ja är 60 procent och ett nej 40 procent. Du går hem och fyller ja-skålen med 60 sandkorn och nej-skålen med 40 sandkorn (antalet sandkorn är inte viktigt utan proportionerna). Eftersom du ogillar att bli nobbad vill du ha mer visshet innan du frågar hen om en date. Nästa dag ser du hen komma gående mot dig. Hen säger troligen hej om hen kan tänka sig att gå på en date. Du gör en noggrannare gissning utifrån det antagandet:

Ja-alternativet: En person som skulle tacka ja till en date hejar i 75 procent av fallen och går förbi utan att heja i 25 procent av fallen.

Nej-alternativet. En person som skulle tacka nej hejar i 30 procent av fallen och går förbi i 70 procent av fallen.

Det är din tro. Nu kommer hen och det dags att uppdatera din tro. Hen hejar på dig! Du rusar hem och häller ut 25 procent av sanden från ja-skålen och 70 procent från nej-skålen. Det vill säga de utfall för respektive alternativ som inte stämde med observationen.

Kvar finns då 60 x 0,75= 45 sandkorn i ja-skålen och 40 x 0,3 = 12 sandkorn i nej-skålen. Din tilltro till ett ja uppdateras från 60/(60+40) = 60 procent till 45/(45 + 12) = 79 procent. Eftersom chansen plötsligt blev väldigt mycket större, tar du chansen och frågar om en date.

Bayes sats visar hur du uppdaterar din tro när du får ny information. Först kanske alla skålar väger lika mycket, men ju mer information du får desto tyngre väger vissa skålar i förhållande till andra. Du tar lite sand från de satser som verkar sanna och mycket från de skålar som verkar falska med tanke på informationen.

Det enkla bättre än det svåra

En konsekvens av Bayes sats är att en enkel teori är bättre än en komplicerad teori, vilket William Ockham hävdade några hundra år tidigare än Bayes och vetenskapsfilosofen Karl Popper fastslog några hundra år senare. Det är enklare att visa att en enkel teori är fel och att därefter uppdatera dina priors. Du lär genom att samla data. I till exempel valet mellan en evolutionär teori och en skapelseberättelse, så är den evolutionära enklare och mer stringent, medan det finns en rad olika skapelseberättelser som sinsemellan inte stämmer. Det finns lika många priors som antalet religioner. Om skapelseberättelserna som diverse skapare berättade för olika profeter liknade varandra mer skulle de vara något mer sannolika. Den mest komplicerade teorin är en som blandar från vetenskap och skapelseberättelse, eftersom den typen av vetenskap kan förklara allt. Popper kallar det för metafysik.

Bayes sats lär oss att alla bär på subjektiva antaganden och du kan aldrig vara helt säker på deras sanningshalt. Du måste alltid vara redo att uppdatera dina antaganden i ljuset av nya fakta. Din tro på antagande A ökar när du lär dig om B. På så sätt får du tillgång till mer kunskap och kommer närmare sanningen. Du måste vara ödmjuk. Du måste lyssna på andra.

Replikationskrisen

De senaste åren har vetenskapen drabbats av en replikationskris. Flera allmänt accepterade studier inom ämnen som nationalekonomi och psykologi har inte gått att bekräfta av andra som upprepat de ursprungliga experimenten. Det gäller exempelvis Amy Cuddys påstående (ett av tidernas mest populära Ted talks) att din hållning påverkar dina chanser i livet och Roy Baumeisters påstående att viljestyrka är en begränsad resurs som blir utarmad genom användning. Andra forskare har inte kunnat replikera dessa fynd. Det var inte sant, det var signifikant. Cuddy med flera letade i data och sållade fram signifikanta resultat.

Det gäller kanske i ännu högre grad inom hälsovetenskap. Det finns en tendens att publicera små, positiva studier och forskare anpassar mätmetoderna för att hitta rätt data. Dessa studier ger en slags vetenskaplig legitimitet åt produkter och metoder som marknadsförs långt innan alla frågor är ställda och besvarade. Vetenskap enligt Bayes handlar om att ställa frågor för att uppdatera antaganden, inte om att ge tvärsäkra svar. Exemplen på tvärsäkra svar är många. Kompressionskläder, ”cupping”, kryoterapi, ”floating”, kostillskott, vätskerekommendationer och sportdrycker. Det är mer marknadsföring än vetenskap, men det säljs som vetenskap. Kanske ett mer bayesiansk tänkesätt kan råda bot på detta.

Hjärnfysikbloggen: Hjärnstimulering

Har du funderat över varför du inte orkar springa i ett visst tempo hur länge som helst? Är det för att energin tar slut, för att det samlas giftig mjölksyra i musklerna eller är det en omedveten regulator i hjärnan som säger stopp?

Men om det är energin som tar slut, varför orkar du då mer om du får en ekonomisk belöning? Du kan ju inte köpa energi som inte finns. Är det mjölksyra? Nej, mjölksyra - som egentligen är laktat - är något som skapas i cellerna för att musklerna ska orka mer. Laktat är energi, inte ett gift. Är det en omedveten regulator i hjärnan som säger stopp? Ibland är det kanske så, men en sådan omedveten funktion kan inte förklarar hur det kommer sig att medvetna tankar som t.ex. självprat förbättrar prestationen.

Du vet i alla fall att du ger upp när du inte orkar mer. Trötthet är en upplevelse i hjärnan och du är väldigt medveten om denna upplevelse. Det som kallas ”du” uppstår någonstans i hjärnan, men utan kropp är du vare sig särskilt attraktiv eller effektiv. Din kropp och din hjärna är inte olika substanser med olika agendor, utan tillhör samma bunt av celler - det som är du.

Hjärnstimulans
En ny studie som publicerades i veckan bekräftar att det är du som avgör din prestation. För några år sedan skrev jag om de första trevande försöken som tydde på att hjärnstimulering kan förbättra ...

Läs fortsättningen på Hjärnfysikbloggen.

Håll vikten och lär hela livet så förlänger du livet

En ny, ganska omfattande studie, visar att överviktiga personer minskar sin förväntade livslängd med två månader för varje extra kilo de lägger på sig. Å andra sidan ökar de sin förväntade livslängd med två månader för varje kilo de tappar.

Studien bygger på genetisk information från 600.000 personer tillsammans med deras föräldrars livslängd. Det torde bli kring 1,8 miljoner personer, varav större delen var döda, som var inblandade i studien. Eftersom människor delar hälften av sina gener med var och en av sina föräldrar kunde forskarna beräkna effekterna av olika gener på förväntad livslängd.

Det farligaste du kan göra.

Förutom övervikt såg man att rökning påverkade livslängden negativt och att människor som är öppna för nya upplevelser och gillar att lära sig saker kan förvänta sig att leva längre. Ett cigarettpaket per dag under en livstid tar sju år av den förväntade livslängden. Men de som slutar röka kan så småningom förvänta sig att leva lika länge som de som aldrig rökt. Så det är aldrig för sent att sluta röka. Forskarna såg också att lärande ökade livslängden med ett år för varje år som man studerar efter skolan. Att lära sig på äldre dar tyder ju på att man är intresserad av att vara med ett tag till.

Jag brukar varken gå upp eller ner i vikt. Däremot gillar jag att lära mig och jag är öppen för nya upplevelser. Så min förväntade livslängd borde ligga lite över snittet hoppas jag, men man kan aldrig veta.

Proteinet som saboterar vikten

Spanska forskare har identifierat ett protein som kanske spelar en avgörande roll för fettförbränningen. En forskargruppen under ledning av Guadalupe Sabio analyserade vävnadsprover från överviktiga patienter och fann att dessa prover innehöll höga halter av proteinet MKK6. Detta protein tycks hindra omvandlingen av vit fett till brunt fett.

Brunt fett har varit hett de senast sju åren. Tidigare trodde man bara att vissa övervintrande däggdjur och människobebisar hade brunt fett, men nu vet man att det bruna fettet även finns hos vuxna människor. Det bruna fettet är viktigt för att reglera kroppstemperaturen. En människa kan skaka musklerna för att bli varm eller använda brunt fett. Små bebisar är dåliga på att skaka, så de använder - liksom björnar som vill sova lugnt i idet - brunt fett för att hålla värmen. Det bruna fettet bränner vitt fett och i den processen skapas värme. För att aktivera det bruna fettet måste du frysa.

Bruna fettceller färgas bruna av alla brun-lila mitokondrier som skapar värme.

Vitt fett kan också omvandlas till nyttigt brunt fett. Detta har lett till ett växande intresse för den bruna fettens kliniska potential, eftersom det skulle kunna användas som bantningsmedel.

Den spanska studien tyder på att överviktiga personer både tappar förmågan att aktivera brunt fett och omvandla vitt fett till brunt. Överviktiga personer tappar därmed förmågan att gå ner i vikt på detta sätt.

Genom test på möss kunde forskargruppen bekräfta att proteinet MKK6 förhindrar omvandling av vitt fett till brunt fett. Möss som saknar MKK6 har mer brunt fett. Dessa möss har ett bättre skydd mot fetma eftersom de använder överflödig energi till uppvärmning. Forskarna såg också att feta möss gick ner i vikt när MKK6 var borta.

Brunt fett är ett spännande forskningsfält. Nu börjar det bli kallt ute. Snart kommer snön. Om du ser till att frysa lite extra, kommer du att bygga upp brunt fett. Frågan är bara om du tycker att det är värt det?

Hjärnfysikbloggen: Löpning ger dig en bättre hjärna på sju dagar

Om du springer idag är din hjärna bättre inom en vecka. En ny studie visar nämligen att fysisk aktivitet inte bara ökar antalet nya nervceller i hjärnan, det förändrar också formen och funktionen på dessa nervceller. Det kan i sin tur påverka minne och fördröja demens. Och det går fort. Redan sju dagar efter en löprunda springer nervcellerna av sig själva.

Hjärnan vilar aldrig. Den är alltid på. Den uppdaterar ständigt dina mentala modeller av världen så att du ska kunna bete dig på ett sätt som ökar din chans att överleva. För att hänga med skapar hjärnan nya nervceller, nya kopplingar och förbättrar kvaliteten på signalerna. Man vet att denna process går mer än dubbelt så fort om du springer.

Men är det skillnad nya nervceller som skapas hos någon som springer ...

Läs fortsättningen på Hjärnfysikbloggen.

Myelin och lärande

För att lära dig nya saker krävs att du repeterar så att nervceller och synapser stärks. Men det är troligtvis inte hela sanningen. På senare tid har forskare uppmärksammat myelinets viktiga roll när det gäller lärande. Myelin är ämne som mest består av fett och som isolerar nervtrådarna. I hjärnan bildas myelin av en cell som kallas oligodendrocyter (och av schwannceller i perifera nervsystemet). Oligodendrocyterna simmar runt som bläckfiskar och slingrar sig runt nervceller. När nervceller skickar en nervimpuls, är det samtidigt en signal till oligodendrocyterna att förbättra isoleringen och förbättra signalen.

Myelin.

I en studie på möss såg forskarna att nytt myelin måste skapas varje gång en vuxen mus lär sig en ny färdighet som att springa i krångliga hjul. De såg också att praktisk övning ledde till att antalet myelinproducerande oligodendrocyter ökade. Dessutom såg man att mössen behöll den nya färdigheten även efter att forskarna stängde av oligodendrocyterna. Det kanske betyder att om man väl lärt sig någonting i grunden som att cykla, då är den kunskapen myelinerad och robust.

Tyvärr har man flest oligodendrocyter som barn, sedan minskar de ganska kraftigt. Men de finns alltid kvar. Efter 50 har du fortfarande 5 procent kvar, vilket betyder att du kan lära dig nya motoriska och även intellektuella färdigheter.

Studien visar att träning ökar antalet oligodendrocyter. Det verkar logiskt. Cellerna och hjärnan anpassar sig till det du gör. Om du tränar för att lära dig någonting, behövs myelin för att förbättra inlärningen.

Ju äldre du blir, desto svårare är det att lära sig nya färdigheter. Men du kan alltid lära dig nytt. Det kräver dock att du lär dig på ett särskilt sätt. Först och främst bör du lägga ifrån sig mobilen, som jag skrev om nyligen. Mobilen fångar din uppmärksamhet eller du kanske tänker att du inte ska använda mobilen. I båda fallen tappar du fokus. Nervceller som inte borde vara aktiva är aktiva. Det gör myeliniseringen ineffektiv. Oligodendrocyterna rusar runt och försöker isolera alla möjliga kablar. Men om du lyckas fokusera och därmed bara använda de nervceller och nervfibrer som krävs för det du vill lära dig, då kommer oligodendrocyterna endast att isolera dem. De inblandade nervcellerna bildar en neural krets och en färdighet är inget att än en neural krets. Först går det långsamt, men i takt med att oligodendrocyterna lindar varv efter varv av myelin runt kretsen i hjärnan, blir signalerna både snabbare och mer exakta. Du lär dig och du blir skicklig.

Bloggen om allt möjligt
I min blogg på Runners World, Hjärnfysikbloggen, försöker jag fokusera på löpning. På den här mer privata bloggen skriver jag om allt möjligt. Idag blev det ett inlägg om myelin. Jag är intresserad av det mesta och kanske framgår det i Jesper Grips nyfikna podd som jag var med i förra veckan. Vi pratade bl a om vetenskap, kunskap och löpning. Podden finns här:

https://m.soundcloud.com/user-973136045/nr-14-samtal-med-johan-renstrom

Hjärnfysikbloggen: Motion minskar risken för depression

En ny och mycket omfattande studie visar på ett tydligt samband mellan mängden motion och mental hälsa. Resultatet stärker hypotesen att regelbunden motion inte bara förändrar din kropp utan också din hjärna, vilket i sin tur gör dig mer resistent mot depression.

En timme räcker långt
Det är sedan länge känt att fysisk aktivitet skyddar hjärnan vid depression, även om orsakssambanden bakom motion och psykisk hälsa inte är helt klarlagda. Forskare vid Karolinska Institutet visade t ex nyligen att vältränade muskler renar blodet från ämnen som är kopplade till stress.

Foto: Wikipedia Commons

Det är inte bara blod och syre som pumpas runt i kroppen och hjärnan när du springer. Löpningen sätter även fart på cellerna. De gör allt för att anpassa sig till all aktivitet. Gener aktiveras som ökar antalet mitokondrier. Det skapas nya nervceller och fler synapser som kopplar samman nervceller. Kroppen anpassar sig och hjärnan blir mer plastisk så att den kan anpassa sig till det ...

Läs fortsättningen på Hjärnfysikbloggen.

Hjärnfysikbloggen: Om tro, rödbetsjuice och Härnö trail

Det är ett välkänt faktum att det faktiskt räcker med att man tror att man blir bättre och friskare, för att bli bättre och t o m friskare. Det som med andra ord kallas placeboeffekten. Det är t ex svårt att veta om idrottsmän som dopar sig blir bättre pga. preparaten, eller om det är tron att de ska bli bättre, som gör dem bättre.

I en studie som publicerats i Medicine & Science in Sports & Exercise, såg man att löpare som trodde att de fått EPO - ett känt prestationshöjande preparat i dopningsammanhang - förbättrade sina tider på 3000 meter med tio sekunder. Denna förbättring på 1,2 procent var statistiskt signifikant, fysiologiskt relevant och mycket betydelsefull inom idrott, skriver forskarna. Det är skillnaden mellan guld och en fjärdeplats i många 3000-meterslopp.

Vad gör placebo så verksamt i idrottssammanhang? Förmodligen beror det på en kombination av förväntningar och klassisk betingning. De flesta löpare och skidåkare förväntar sig att EPO eller höghöjdsträning förbättrar deras prestation, medan betingning handlar om fysiska reaktioner på vissa associationer. Det senare har man sett när patienter ...

Läs fortsättningen på Hjärnfysikbloggen.