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Was ist die biologische Grundlage für Müdigkeit nach dem Essen?

Was ist die biologische Grundlage für Müdigkeit nach dem Essen?


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Ich kann mich manchmal nach einigen "Mahlzeiten" ziemlich schläfrig fühlen (z.

Diese Schläfrigkeit beeinträchtigt manchmal meine Arbeit im Büro, daher wollte ich diese Fragen stellen:

  • Welche biologischen Faktoren führen dazu, dass der Körper nach dem Essen müde wird?
  • Gibt es Strategien, um diesen Effekt zu minimieren?

Kohlenhydratreiche Mahlzeiten erhöhen zweifellos den relativen Insulinspiegel, erhöhen den Transport von Glukose aus dem Blut in die Zellen und machen Sie dadurch müde. Siehe reaktive Hypoglykämie. Eine Reduzierung des Kohlenhydratkonsums sollte diesen Effekt bis zu einem gewissen Grad reduzieren. Koffein sollte ebenso wahrscheinlich den Blutzuckerspiegel erhöhen, indem es die Glykogenolyse durch PKA-Aktivierung erhöht.

Wie Chris Stronks betonte, kann Essen durch Umverteilung des Blutes zu niedrigem Blutdruck führen.


Ursachen von Essstörungen – biologische Faktoren

Essstörungen sind oft biologisch vererbt und verlaufen in der Regel in Familien. Die Forschung legt nahe, dass diese genetischen Faktoren vererbt ungefähr 56% des Risikos für die Entwicklung einer Essstörung beitragen. Menschen, deren Mutter oder Schwester an Magersucht leiden, entwickeln etwa zwölfmal häufiger eine Magersucht als Menschen ohne Familienanamnese. Sie entwickeln auch viermal häufiger Bulimie als Menschen ohne Familienanamnese. Studien mit Zwillingen haben eine höhere Rate an Essstörungen gezeigt, wenn sie eineiig sind (im Vergleich zu zweieiigen Zwillingen oder anderen Geschwistern). Die Forschung hat sich auch auf Anomalien in der Struktur oder Aktivität des Hypothalamus konzentriert. Der Hypothalamus ist eine Gehirnstruktur, die für die Regulierung des Essverhaltens verantwortlich ist. Studien deuten darauf hin, dass der Hypothalamus von Menschen mit Bulimie möglicherweise kein Reaktionsgefühl auslöst, das sich satt oder fertig mit dem Essen anfühlt. Aus diesem Grund fühlen sie sich auch nach einer Mahlzeit nicht satt.

Die Forschung legt nahe, dass mehrere verschiedene Neurotransmitter im Gehirn an Essstörungen beteiligt sind. Das Gehirn verwendet eine Reihe von Chemikalien als Botenstoffe, um mit anderen Teilen des Gehirns und des Nervensystems zu kommunizieren. Diese chemischen Botenstoffe, bekannt als Neurotransmitter, sind für alle Funktionen des Gehirns unerlässlich. Da sie Boten sind, kommen sie normalerweise von einem Ort und gehen zu einem anderen, um ihre Nachrichten zu übermitteln. Wo ein Neuron oder eine Nervenzelle endet, beginnt ein anderes.

Zwischen zwei verbundenen Neuronen befindet sich ein winziger Raum oder eine Lücke, die als Synapse bezeichnet wird. In einem einfachen Beispiel sendet eine Zelle eine Neurotransmitter-Nachricht über diese Lücke und die nächste Zelle empfängt das Signal, indem sie den Botenstoff auffängt, während sie über die Lücke schwebt. Die Aufnahme der Neurotransmitter-Chemikalien durch das empfangende Neuron warnt es, dass eine Nachricht gesendet wurde, und dieses Neuron sendet wiederum eine neue Nachricht an weitere Neuronen, mit denen es verbunden ist, und so weiter.

In unserem Gehirn und Nervensystem arbeiten mehrere Botenstoffe gleichzeitig, um alle möglichen Funktionen zu steuern. Dazu gehören Stimmung, Appetit, Energieniveau, Gedächtnis usw.

Der Neurotransmitter Serotonin beeinflusst das Essverhalten bei Bulimie. Diese Personen sehnen sich oft nach kohlenhydratreichen Nahrungsmitteln und essen sie. Der Körper wandelt Zucker aus Kohlenhydraten in einem mehrstufigen Prozess in Tryptophan um. Tryptophan wird dann verwendet, um Serotonin herzustellen. Serotonin ist teilweise für die Kontrolle des Appetits verantwortlich, schafft ein Sättigungsgefühl und reguliert Emotionen und Urteilsvermögen. Aus diesem Grund kann das Essattacken von Menschen mit Bulimie auch eine Reaktion auf niedrige Serotoninspiegel im Gehirn sein.

Ein Forschungsteam der University of Pittsburgh fand heraus, dass Personen, die erfolgreich gegen Bulimie behandelt wurden, immer noch ungewöhnlich niedrige Serotoninspiegel aufwiesen. Andere Gehirnchemikalien wie Dopamin und Norephinephrin waren im Vergleich zu Menschen ohne Essstörungen in der Vorgeschichte normal. Es wurde gezeigt, dass Bulimie erfolgreich mit einem Medikament behandelt wird, das typischerweise für Depressionen verwendet wird. Dieses Medikament wirkt, um die Menge an Serotonin im Gehirn zu erhöhen. Da dies eine erfolgreiche Behandlung war, liefert sie einen zusätzlichen Beweis für die Bedeutung von Serotonin als mögliche Ursache von Bulimie.


Abstrakt

Einführung

Verschiedene Verhaltensweisen wie körperliche Aktivität und Schlaf haben nachweislich stressreduzierende und positive Auswirkungen auf das Wohlbefinden. Dagegen sind die lohnenden Effekte von Essen und Trinken, insbesondere mit ökologisch validen Ansätzen, kaum erforscht, und über Vermittlungsmechanismen auf biologischer Ebene ist wenig bekannt.

Methoden

77 gesunde junge Erwachsene absolvierten an 4 aufeinanderfolgenden Tagen fünfmal täglich Items zu Essen und Trinken sowie zum momentanen Wohlbefinden (gemessen an Stimmung, Energie, Anspannung, Stress und Müdigkeit) auf einem iPod touch. Bei jedem Eintrag wurde eine Speichelprobe für die spätere Bewertung von Cortisol, Alpha-Amylase und Speichelflussrate als Marker für neuroendokrine bzw. autonome Aktivität gesammelt.

Ergebnisse

Hierarchische lineare Modelle zeigten auf verschiedenen Skalen ein besseres momentanes Wohlbefinden nach dem Konsum von Saft, Kaffee und Alkohol. Ein Snack prognostizierte ein geringeres Müdigkeitsniveau. Im Gegensatz dazu führte der Verzehr von fettreicher Nahrung zu einer Beeinträchtigung des Wohlbefindens. Hinsichtlich des affektinduzierten Essens sowie der Biomarker haben sich nur wenige Assoziationen als signifikant herausgestellt. Allerdings vermittelte die autonome Aktivität teilweise die Alkohol-Stress-Assoziation.

Abschluss

Diese Ergebnisse bestätigen frühere Berichte, dass Ernährungsverhalten lohnende Wirkungen haben könnte, stellen aber auch die Annahme einer allgemeinen stimmungsaufhellenden und stressabbauenden Wirkung bestimmter Lebensmittel in Frage. Erkenntnisse zu Biomarkern geben erste Einblicke in die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen. Die Erforschung weiterer vermuteter Mechanismen (belohnungsassoziierte Gehirnnetzwerke) und Moderatoren (hedonisches Überessen) ist dringend geboten. Darüber hinaus werden Implikationen für die Suchtforschung diskutiert.


Inhalt

Chronischer Stress und ein Mangel an verfügbaren oder genutzten Bewältigungsressourcen können oft zur Entwicklung psychischer Probleme wie Wahnvorstellungen, [7] Depressionen und Angstzuständen führen (weitere Informationen siehe unten). [8] Dies gilt insbesondere für chronische Stressoren. Dies sind Stressoren, die möglicherweise nicht so intensiv sind wie ein akuter Stressor wie eine Naturkatastrophe oder ein schwerer Unfall, aber sie bestehen über längere Zeiträume. Diese Arten von Stressoren haben tendenziell negativere Auswirkungen auf die Gesundheit, da sie anhaltend sind und daher eine tägliche physiologische Reaktion des Körpers erfordern. [9]

Dies entzieht dem Körper schneller Energie und tritt normalerweise über lange Zeiträume auf, insbesondere wenn diese Mikrostressoren nicht vermieden werden können (z. B. Stress durch das Leben in einer gefährlichen Umgebung). Siehe Allostatische Belastung für eine weitere Diskussion des biologischen Prozesses, durch den chronischer Stress den Körper beeinflussen kann. Studien haben beispielsweise ergeben, dass pflegende Angehörige, insbesondere von Demenzpatienten, ein höheres Maß an Depressionen und eine etwas schlechtere körperliche Gesundheit aufweisen als nicht pflegende Angehörige. [9]

Wenn Menschen unter chronischem Stress stehen, können dauerhafte Veränderungen ihrer physiologischen, emotionalen und Verhaltensreaktionen auftreten. [10] Chronischer Stress kann Ereignisse wie die Pflege eines an Demenz erkrankten Ehepartners umfassen oder kann aus kurzen fokalen Ereignissen resultieren, die langfristige Auswirkungen haben, wie zum Beispiel einen sexuellen Übergriff. Studien haben auch gezeigt, dass psychischer Stress direkt zu den unverhältnismäßig hohen Morbiditäts- und Mortalitätsraten der koronaren Herzkrankheit und deren ätiologischen Risikofaktoren beitragen kann. Insbesondere wurde gezeigt, dass akuter und chronischer Stress die Serumlipide erhöht und mit klinischen koronaren Ereignissen in Verbindung gebracht wird. [11]

Es ist jedoch möglich, dass Einzelpersonen Widerstandsfähigkeit zeigen – ein Begriff, der sich auf die Fähigkeit bezieht, sowohl chronisch gestresst als auch gesund zu sein. [12] Obwohl psychischer Stress oft mit Krankheit oder Krankheit verbunden ist, können die meisten gesunden Menschen auch nach der Konfrontation mit chronischen Stressereignissen krankheitsfrei bleiben. Dies legt nahe, dass es individuelle Unterschiede in der Vulnerabilität gegenüber den potenziellen pathogenen Auswirkungen von Stress gibt. Individuelle Unterschiede in der Vulnerabilität resultieren sowohl aus genetischen als auch psychologischen Faktoren. Darüber hinaus kann das Alter, in dem der Stress erlebt wird, seine Auswirkungen auf die Gesundheit diktieren. Untersuchungen legen nahe, dass chronischer Stress in jungen Jahren lebenslange Auswirkungen auf die biologischen, psychologischen und Verhaltensreaktionen auf Stress im späteren Leben haben kann. [13]

Der Begriff "Stress" hatte vor den 1920er Jahren keine seiner zeitgenössischen Konnotationen. Es ist eine Form des Mittelenglischen entstressen, abgeleitet über Altfranzösisch aus dem Lateinischen stringere, "fest ziehen". [14] Das Wort wurde in der Physik seit langem verwendet, um sich auf die innere Verteilung einer Kraft zu beziehen, die auf einen materiellen Körper ausgeübt wird und zu einer Dehnung führt. In den 1920er und 30er Jahren wurde der Begriff in biologischen und psychologischen Kreisen gelegentlich verwendet, um sich auf eine psychische Belastung oder einen schädlichen Umweltfaktor zu beziehen, der Krankheiten verursachen könnte.

Walter Cannon verwendete es 1926, um auf externe Faktoren zu verweisen, die das störten, was er Homöostase nannte. [15] Aber ". Stress als Erklärung gelebter Erfahrung fehlt sowohl in Laien- als auch in Expertenlebenserzählungen vor den 1930er Jahren". [16] Physiologischer Stress stellt ein breites Spektrum physischer Reaktionen dar, die als direkte Wirkung eines Stressors auftreten, der eine Störung der Homöostase des Körpers verursacht. Auf eine sofortige Störung des psychologischen oder physischen Gleichgewichts reagiert der Körper, indem er das Nerven-, Hormon- und Immunsystem stimuliert. Die Reaktion dieser Systeme verursacht eine Reihe von körperlichen Veränderungen, die sowohl kurz- als auch langfristige Auswirkungen auf den Körper haben. [ Zitat benötigt ]

Die Stressskala von Holmes und Rahe wurde als Methode zur Einschätzung des Krankheitsrisikos aufgrund von Lebensveränderungen entwickelt. [17] Die Skala listet sowohl positive als auch negative Veränderungen auf, die Stress auslösen. Dazu gehören Dinge wie ein wichtiger Feiertag oder eine Heirat oder der Tod eines Ehepartners und die Entlassung von einem Job.

Homöostase ist ein zentrales Konzept für die Idee von Stress. [18] In der Biologie streben die meisten biochemischen Prozesse danach, ein Gleichgewicht (Homöostase) aufrechtzuerhalten, einen stationären Zustand, der mehr als idealer und weniger als erreichbarer Zustand existiert. Umweltfaktoren, interne oder externe Reize, stören ständig die Homöostase Der gegenwärtige Zustand eines Organismus ist ein Zustand ständigen Flusses, der sich um einen homöostatischen Punkt bewegt, der die optimale Lebensbedingung des Organismus ist. [19] Faktoren, die dazu führen, dass der Zustand eines Organismus zu weit von der Homöostase abweicht, können als Stress empfunden werden. Eine lebensbedrohliche Situation wie ein schweres körperliches Trauma oder längerer Hunger kann die Homöostase stark stören. Auf der anderen Seite kann der Versuch eines Organismus, die Bedingungen wieder auf oder in die Nähe der Homöostase wiederherzustellen, wobei oft Energie und natürliche Ressourcen verbraucht werden, auch als Stress interpretiert werden. [20]

Die Zweideutigkeit bei der Definition dieses Phänomens wurde erstmals 1926 von Hans Selye (1907–1982) erkannt Ergebnis von selbst". [21] [22]

Selye benutzte den Begriff zuerst in einem biologischen Kontext und definierte Stress weiterhin als "die unspezifische Reaktion des Körpers auf jede an ihn gestellte Anforderung". Neurowissenschaftler wie Bruce McEwen und Jaap Koolhaas glauben, dass Stress auf der Grundlage jahrelanger empirischer Forschung "auf Bedingungen beschränkt werden sollte, bei denen eine Umweltanforderung die natürliche Regulationsfähigkeit eines Organismus übersteigt". [23] Tatsächlich definierte Toates bereits 1995 Stress als „chronischen Zustand, der nur auftritt, wenn Abwehrmechanismen entweder chronisch überdehnt werden oder tatsächlich versagen“, [24] während nach Ursin (1988) Stress aus einer Inkonsistenz zwischen erwarteten Ereignisse ("Sollwert") und wahrgenommene Ereignisse ("Istwert"), die nicht zufriedenstellend aufgelöst werden können, [25] was auch Stress in den breiteren Kontext der Theorie der kognitiven Konsistenz stellt. [26]

Stress kann viele tiefgreifende Auswirkungen auf die biologischen Systeme des Menschen haben. [27] Die Biologie versucht in erster Linie, wichtige Konzepte von Stress mit einem Reiz-Reaktions-Paradigma zu erklären, das weitgehend mit der Funktionsweise eines psychobiologischen sensorischen Systems vergleichbar ist. Das zentrale Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) spielt eine entscheidende Rolle bei den stressbedingten Mechanismen des Körpers. Ob man diese Mechanismen als Reaktion des Körpers auf einen Stressor interpretieren oder den Akt des Stresses selbst verkörpern sollte, ist Teil der Mehrdeutigkeit bei der Definition von Stress.

Das zentrale Nervensystem arbeitet eng mit dem endokrinen System des Körpers zusammen, um diese Mechanismen zu regulieren. Das sympathische Nervensystem wird hauptsächlich während einer Stressreaktion aktiv und reguliert viele der physiologischen Funktionen des Körpers auf eine Weise, die einen Organismus anpassungsfähiger an seine Umgebung machen sollte. Im Folgenden folgt ein kurzer biologischer Hintergrund der Neuroanatomie und Neurochemie und wie sie mit Stress zusammenhängen. [ Zitat benötigt ]

Stress, entweder schwerer, akuter Stress oder chronischer, geringgradiger Stress, kann Anomalien in drei Hauptregulationssystemen im Körper hervorrufen: Serotoninsysteme, Katecholaminsysteme und die Hypothalamus-Hypophyse-Nebennierenrinden-Achse. Aggressives Verhalten wurde auch mit Anomalien in diesen Systemen in Verbindung gebracht. [28]

Die endokrinen Interaktionen des Gehirns sind für die Übersetzung von Stress in physiologische und psychologische Veränderungen relevant. Das autonome Nervensystem (ANS) spielt, wie oben erwähnt, eine wichtige Rolle bei der Umsetzung von Stress in eine Reaktion. Das ANS reagiert reflexartig sowohl auf physische Stressoren (zum Beispiel Barorezeption) als auch auf höhere Inputs vom Gehirn. [29]

Das ANS besteht aus dem Parasympathikus und dem Sympathikus, zwei Zweigen, die beide tonisch aktiv sind und gegensätzliche Aktivitäten haben. Das ANS innerviert Gewebe direkt durch die postganglionären Nerven, die von präganglionären Neuronen kontrolliert werden, die ihren Ursprung in der intermediolateralen Zellsäule haben. Das ANS erhält Inputs aus der Medulla, dem Hypothalamus, dem limbischen System, dem präfrontalen Kortex, dem Mittelhirn und den Monoaminkernen. [30]

Die Aktivität des sympathischen Nervensystems treibt die sogenannte "Kampf- oder Fluchtreaktion" an. Die Kampf- oder Fluchtreaktion auf Notfall oder Stress beinhaltet Mydriasis, erhöhte Herzfrequenz und Kraftkontraktion, Vasokonstriktion, Bronchodilatation, Glykogenolyse, Glukoneogenese, Lipolyse, Schwitzen, verminderte Beweglichkeit des Verdauungssystems, Sekretion von Adrenalin und Cortisol aus dem Nebennierenmark und Entspannung der Blasenwand. Die parasympathische Nervenantwort "Ruhe und Verdauung" beinhaltet die Rückkehr zur Aufrechterhaltung der Homöostase und beinhaltet Miosis, Bronchokonstriktion, erhöhte Aktivität des Verdauungssystems und Kontraktion der Blasenwände. [29] Es wurden komplexe Zusammenhänge zwischen Schutz- und Verletzlichkeitsfaktoren auf die Auswirkungen von häuslichem Stress in der Kindheit auf psychische Erkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Anpassung beobachtet. [31] Es wird angenommen, dass ANS-bezogene Mechanismen zu einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen nach schwerwiegenden Stressereignissen beitragen. [32]

Die HPA-Achse ist ein neuroendokrines System, das eine Stressreaktion vermittelt. Neuronen im Hypothalamus, insbesondere der paraventrikuläre Nucleus, setzen Vasopressin und Corticotropin-Releasing-Hormon frei, die durch das Hypophysen-Pfortader wandern, wo sie zum Corticotropin-Releasing-Hormon-Rezeptor am Hypophysenvorderlappen wandern und an diesen binden. Mehrere CRH-Peptide wurden identifiziert und Rezeptoren wurden in mehreren Bereichen des Gehirns, einschließlich der Amygdala, identifiziert. CRH ist das wichtigste regulatorische Molekül für die Freisetzung von ACTH. [33]

Die Sekretion von ACTH in den systemischen Kreislauf ermöglicht es ihm, an den Melanocortin-Rezeptor zu binden und diesen zu aktivieren, wo es die Freisetzung von Steroidhormonen stimuliert. Steroidhormone binden an Glukokortikoidrezeptoren im Gehirn und sorgen für eine negative Rückkopplung, indem sie die ACTH-Freisetzung reduzieren. Einige Beweise unterstützen ein zweites Langzeit-Feedback, das gegenüber der Cortisol-Sekretion unempfindlich ist. Die PVN des Hypothalamus erhält Inputs vom Nucleus des Trakts solitär und der Lamina terminalis. Durch diese Eingaben empfängt es Blutveränderungen und kann darauf reagieren. [33]

Die PVN-Innervation aus den Hirnstammkernen, insbesondere den noradrenergen Kernen, stimuliert die CRH-Freisetzung. Andere Regionen des Hypothalamus hemmen sowohl direkt als auch indirekt die Aktivität der HPA-Achse. Hypothalamische Neuronen, die an der Regulierung des Energiegleichgewichts beteiligt sind, beeinflussen auch die Aktivität der HPA-Achse durch die Freisetzung von Neurotransmittern wie Neuropeptid Y, das die Aktivität der HPA-Achse stimuliert. Im Allgemeinen stimuliert die Amygdala und der präfrontale Kortex und der Hippocampus schwächen die Aktivität der HPA-Achse ab, es bestehen jedoch komplexe Beziehungen zwischen den Regionen. [33]

Das Immunsystem kann durch Stress stark beeinflusst werden. Das sympathische Nervensystem innerviert verschiedene immunologische Strukturen wie Knochenmark und Milz und kann so die Immunfunktion regulieren. Die vom sympathischen Nervensystem freigesetzten adrenergen Substanzen können auch an verschiedene immunologische Zellen binden und diese beeinflussen, wodurch eine Verbindung zwischen den Systemen hergestellt wird. Die HPA-Achse führt schließlich zur Freisetzung von Cortisol, das in der Regel immunsuppressiv wirkt. Die Wirkung von Stress auf das Immunsystem ist jedoch umstritten, und es wurden verschiedene Modelle vorgeschlagen, um sowohl die angeblich mit "Immunschwäche" verbundenen Krankheiten als auch Krankheiten mit einer Hyperaktivierung des Immunsystems zu erklären. Ein vorgeschlagenes Modell, um dies zu erklären, deutet auf ein Ungleichgewicht der zellulären Immunität (Th1) und der humoralen Immunität (Th2) hin. Das vorgeschlagene Ungleichgewicht beinhaltete eine Hyperaktivität des Th2-Systems, die zu einigen Formen von Immunüberempfindlichkeit führte, während gleichzeitig das Risiko für einige Krankheiten, die mit einer verminderten Funktion des Immunsystems verbunden sind, wie Infektionen und Krebs, erhöht wurde. [6]

Chronischer Stress ist ein Begriff, der manchmal verwendet wird, um ihn von akutem Stress zu unterscheiden. Die Definitionen sind unterschiedlich und können in Richtung einer kontinuierlichen Aktivierung der Stressreaktion, [34] Stress, der eine allostatische Verschiebung der Körperfunktionen verursacht, [4] oder einfach als „verlängerter Stress“ sein. [35] Zum Beispiel zeigten die Ergebnisse einer Studie, dass Personen, die von einem Beziehungskonflikt berichteten, der einen Monat oder länger andauerte, ein höheres Risiko für die Entwicklung von Krankheiten haben und eine langsamere Wundheilung zeigen. Ebenso können die Auswirkungen akuter Stressoren auf das Immunsystem verstärkt werden, wenn Stress und/oder Angst aufgrund anderer Ereignisse wahrgenommen werden. Schüler, die Prüfungen ablegen, zeigen zum Beispiel eine schwächere Immunantwort, wenn sie auch Stress aufgrund der täglichen Hektik melden. [36] Während Reaktionen auf akute Stressoren in der Regel junge, gesunde Personen nicht gesundheitlich belasten, kann chronischer Stress bei älteren oder ungesunden Personen langfristige gesundheitsschädliche Auswirkungen haben. [37]

Immunologische Bearbeitung

Akute zeitlich begrenzte Stressoren oder Stressoren, die weniger als zwei Stunden andauerten, führen zu einer Hochregulierung der natürlichen Immunität und einer Herunterregulierung der spezifischen Immunität. Diese Art von Stress führte zu einer Zunahme von Granulozyten, natürlichen Killerzellen, IgA, Interleukin 6 und einer Zunahme der Zellzytotoxizität. Kurze naturalistische Stressoren rufen eine Verschiebung von Th1 (zellulär) zu Th2 (humoral) hervor, während die T-Zell-Proliferation und die Zytotoxizität der natürlichen Killerzellen verringert werden. Stressige Ereignissequenzen riefen jedoch keine konsistente Immunantwort hervor, einige Beobachtungen wie eine verringerte T-Zell-Proliferation und Zytotoxizität, eine Zunahme oder Abnahme der Zytotoxizität von natürlichen Killerzellen und eine Zunahme des Mitogen-PHA. Chronischer Stress führte zu einer Verschiebung in Richtung Th2-Immunität sowie zu einer verminderten Interleukin-2-, T-Zell-Proliferation und Antikörperreaktion auf den Influenza-Impfstoff. Entfernte Stressoren riefen nicht durchweg eine Veränderung der Immunfunktion hervor. [6]

Infektiös Bearbeiten

Einige Studien haben ein erhöhtes Risiko für Infektionen der oberen Atemwege bei chronischem Lebensstress beobachtet. Bei Patienten mit HIV waren erhöhter Lebensstress und Cortisol mit einer schlechteren Progression von HIV verbunden. [34]

Chronische Krankheit Bearbeiten

Es wurde ein Zusammenhang zwischen chronischem Stress und Herz-Kreislauf-Erkrankungen vermutet. [34] Stress scheint eine Rolle bei Bluthochdruck zu spielen und kann die Menschen weiter für andere mit Bluthochdruck verbundene Erkrankungen prädisponieren. [38] Stress kann auch einen schwerwiegenderen oder einen Rückfall in Alkoholmissbrauch auslösen. [4] Stress kann auch zum Altern und zu chronischen Alterskrankheiten wie Depressionen und Stoffwechselstörungen beitragen. [39]

Auch bei Stress und in den frühen Stadien der Wundheilung spielt das Immunsystem eine Rolle. Es ist dafür verantwortlich, das Gewebe für die Reparatur vorzubereiten und die Rekrutierung bestimmter Zellen in den Wundbereich zu fördern. [36] In Übereinstimmung mit der Tatsache, dass Stress die Produktion von Zytokinen verändert, haben Graham et al. fanden heraus, dass chronischer Stress im Zusammenhang mit der Pflege einer Person mit Alzheimer zu einer verzögerten Wundheilung führt. Die Ergebnisse zeigten, dass Biopsiewunden in der Gruppe mit chronisch gestresstem oder in der Pflege einer Person mit Alzheimer um 25 % langsamer heilten. [40]

Entwicklung Bearbeiten

Es wurde auch gezeigt, dass chronischer Stress das Entwicklungswachstum bei Kindern beeinträchtigt, indem er die Produktion von Wachstumshormonen in der Hypophyse verringert, wie bei Kindern, die mit einer häuslichen Umgebung verbunden sind, die schwere Ehestreitigkeiten, Alkoholismus oder Kindesmissbrauch beinhaltet. [41]

Ganz allgemein sind das vorgeburtliche Leben, das Säuglingsalter, die Kindheit und das Jugendalter kritische Phasen, in denen die Anfälligkeit für Stressoren besonders hoch ist. [42] [43]

Psychopathologie Bearbeiten

Chronischer Stress wirkt sich auf die Teile des Gehirns aus, in denen Erinnerungen verarbeitet und gespeichert werden. Wenn sich Menschen gestresst fühlen, werden Stresshormone übermäßig ausgeschüttet, was sich auf das Gehirn auswirkt. Diese Sekretion besteht aus Glukokortikoiden, einschließlich Cortisol, die Steroidhormone sind, die die Nebenniere freisetzt, obwohl dies die Speicherung von Flashbulb-Erinnerungen erhöhen kann, aber die Langzeitpotenzierung (LTP) verringert. [44] [45] Der Hippocampus ist im Gehirn wichtig, um bestimmte Arten von Erinnerungen zu speichern, und Schäden am Hippocampus können Probleme beim Speichern neuer Erinnerungen verursachen, aber alte Erinnerungen, Erinnerungen, die vor dem Schaden gespeichert wurden, gehen nicht verloren. [46] Hohe Cortisolspiegel können auch mit der Verschlechterung des Hippocampus und dem Rückgang des Gedächtnisses in Verbindung gebracht werden, die viele ältere Erwachsene mit zunehmendem Alter erleben. [45] Diese Mechanismen und Prozesse können daher zu altersbedingten Erkrankungen beitragen oder ein Risiko für früher auftretende Störungen verursachen. So ist beispielsweise extremer Stress (z. B. Trauma) ein erforderlicher Faktor, um stressbedingte Störungen wie die posttraumatische Belastungsstörung hervorzurufen. [5]

Chronischer Stress verschiebt auch das Lernen, wodurch eine Präferenz für gewohnheitsbasiertes Lernen entsteht, und verringert die Aufgabenflexibilität und das räumliche Arbeitsgedächtnis, wahrscheinlich durch Veränderungen des dopaminergen Systems. [30] Stress kann auch die mit Essen verbundene Belohnung erhöhen, was zu einer Gewichtszunahme und weiteren Veränderungen der Essgewohnheiten führt. [47] Stress kann zu verschiedenen Störungen beitragen, wie Fibromyalgie, [48] Chronic Fatigue Syndrom, [49] Depression, [50] und funktionellen somatischen Syndromen. [51]

Eustress Bearbeiten

Selye veröffentlichte 1975 ein Modell, das Stress in Eustress und Distress unterteilt. [52] Wenn Stress die Funktionsfähigkeit verbessert (körperlich oder mental, z. B. durch Krafttraining oder herausfordernde Arbeit), kann er als Eustress bezeichnet werden. Anhaltender Stress, der nicht durch Bewältigung oder Anpassung gelöst wird, als Stress empfunden wird, kann zu Angst- oder Rückzugsverhalten (Depression) führen.

Der Unterschied zwischen Erfahrungen, die zu führen eustress und die, die zu führen Not wird durch die Diskrepanz zwischen einer (realen oder eingebildeten) Erfahrung und persönlichen Erwartungen sowie Ressourcen zur Bewältigung des Stresses bestimmt. Alarmierende Erfahrungen, ob real oder eingebildet, können eine Stressreaktion auslösen. [53]

Bewältigung Bearbeiten

Reaktionen auf Stress umfassen Anpassung, psychologische Bewältigung wie Stressbewältigung, Angst und Depression. Stress kann langfristig zu einer Verschlechterung der Gesundheit und/oder einer erhöhten Krankheitsneigung führen, um dies zu vermeiden, muss Stress bewältigt werden.

Stressmanagement umfasst Techniken, die eine Person mit wirksamen Bewältigungsmechanismen für den Umgang mit psychischem Stress ausstatten sollen, wobei Stress als physiologische Reaktion einer Person auf einen inneren oder äußeren Reiz definiert ist, der die Kampf-oder-Flucht-Reaktion auslöst. Stressmanagement ist effektiv, wenn eine Person Strategien anwendet, um Stresssituationen zu bewältigen oder zu ändern.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, mit Stress umzugehen, [54] wie die Kontrolle der Stressquelle oder das Lernen, Grenzen zu setzen und "Nein" zu einigen der Anforderungen zu sagen, die Chefs oder Familienmitglieder stellen können.

Die Fähigkeit einer Person, die Stressquelle zu tolerieren, kann erhöht werden, indem man über ein anderes Thema nachdenkt, wie zum Beispiel ein Hobby, Musik hören oder Zeit in der Wildnis verbringen.

Eine Möglichkeit, Stress zu kontrollieren, besteht darin, sich zuerst mit dem zu befassen, was den Stress verursacht, wenn es etwas ist, über das der Einzelne die Kontrolle hat. Andere Methoden, um Stress zu kontrollieren und zu reduzieren, können sein: Nicht aufschieben und Aufgaben für die letzte Minute verlassen, Dinge tun, die Sie mögen, Sport treiben, Atemübungen machen, mit Freunden ausgehen und eine Pause machen. Die Unterstützung durch einen geliebten Menschen hilft auch viel beim Abbau von Stress. [45]

Eine Studie zeigte, dass die Kraft der Unterstützung durch einen geliebten Menschen oder einfach nur soziale Unterstützung den Stress bei einzelnen Probanden senkte. An die Knöchel verheirateter Frauen wurden schmerzhafte Schocks angelegt. In einigen Prozessen konnten Frauen die Hand ihres Mannes halten, in anderen hielten sie die Hand eines Fremden und hielten dann die Hand von niemandem. Wenn die Frauen die Hand ihres Mannes hielten, war die Reaktion in vielen Hirnarealen reduziert. Beim Halten der Hand des Fremden war die Reaktion etwas geringer, aber nicht so stark wie beim Halten der Hand ihres Mannes. Soziale Unterstützung hilft Stress abzubauen und noch mehr, wenn die Unterstützung von einem geliebten Menschen kommt. [45]

Kognitive Bewertung Bearbeiten

Lazarus [55] argumentierte, dass eine psychosoziale Situation, damit sie belastend ist, als solche bewertet werden muss. Er argumentierte, dass kognitive Bewertungsprozesse von zentraler Bedeutung sind, um festzustellen, ob eine Situation potenziell bedrohlich ist, einen Schaden/Verlust oder eine Herausforderung darstellt oder gutartig ist.

Sowohl persönliche als auch umweltbedingte Faktoren beeinflussen diese primäre Bewertung, die dann die Auswahl von Bewältigungsprozessen auslöst. Problemfokussiertes Coping ist auf die Bewältigung des Problems ausgerichtet, während emotionsfokussierte Bewältigungsprozesse auf das Management der negativen Emotionen ausgerichtet sind. Die sekundäre Bewertung bezieht sich auf die Bewertung der zur Bewältigung des Problems verfügbaren Ressourcen und kann die primäre Bewertung verändern.

Mit anderen Worten, die primäre Bewertung umfasst die Wahrnehmung, wie belastend das Problem ist, und die sekundäre Bewertung, ob man über mehr oder weniger ausreichende Ressourcen verfügt, um das Problem zu bewältigen, das die Gesamtbewertung von Stress beeinflusst. Darüber hinaus ist Coping insofern flexibel, als die Person im Allgemeinen die Wirksamkeit der Bewältigung auf die Situation überprüft, wenn sie nicht die gewünschte Wirkung zeigt, sie/er im Allgemeinen verschiedene Strategien ausprobieren wird. [56]

Gesundheitsrisikofaktoren Bearbeiten

Sowohl negative als auch positive Stressoren können zu Stress führen. Die Intensität und Dauer des Stresses ändert sich je nach den Umständen und der emotionalen Verfassung des Betroffenen (Arnold. E. und Boggs. K. 2007). Einige gängige Kategorien und Beispiele für Stressoren sind:

  • Sensorische Eingaben wie Schmerzen, helles Licht, Lärm, Temperaturen oder Umweltprobleme wie mangelnde Kontrolle über Umweltbedingungen wie Nahrung, Luft- und/oder Wasserqualität, Wohnen, Gesundheit, Freiheit oder Mobilität.
  • Soziale Probleme können auch Stress verursachen, wie Kämpfe mit Artgenossen oder schwierigen Personen und soziale Niederlagen oder Beziehungskonflikte, Täuschung oder Trennungen und wichtige Ereignisse wie Geburt und Tod, Heirat und Scheidung.
  • Auch Lebenserfahrungen wie Armut, Arbeitslosigkeit, klinische Depression, Zwangsstörung, starker Alkoholkonsum [57] oder unzureichender Schlaf können Stress verursachen. Studenten und Arbeitnehmer können durch Prüfungen und Projektfristen unter Leistungsdruck stehen.
  • Unerwünschte Erfahrungen während der Entwicklung (z. B. pränatale Exposition gegenüber mütterlichem Stress, [58] [59] schlechte Bindungsgeschichten, [60] sexueller Missbrauch) [61] tragen vermutlich zu Defiziten in der Reife des individuellen Stressreaktionssystems bei. Eine Bewertung der unterschiedlichen Belastungen im Leben der Menschen ist die Stressskala von Holmes und Rahe.

Allgemeines Anpassungssyndrom Bearbeiten

Physiologen definieren Stress als die Reaktion des Körpers auf einen Stressor – einen realen oder eingebildeten Reiz, der Stress verursacht. Akute Stressoren wirken auf einen Organismus kurzfristig chronische Stressoren längerfristig. Das von Hans Selye entwickelte Allgemeine Anpassungssyndrom (GAS) ist ein Profil, wie Organismen auf Stress reagieren zur Bewältigung der Bedrohung und einer Erschöpfungsphase, die eintritt, wenn der Organismus die Bedrohung nicht bewältigt und seine physiologischen Ressourcen erschöpft sind. [62]

Stufe 1 Bearbeiten

Alarm ist die erste Stufe, die in zwei Phasen unterteilt ist: die Schock Phase und die Antischock Phase. [63]

  • Schockphase: Während dieser Phase kann der Körper Veränderungen wie Hypovolämie, Hypoosmolarität, Hyponatriämie, Hypochlorämie, Hypoglykämie ertragen – den Stressor-Effekt. Diese Phase ähnelt der Addison-Krankheit. Die Widerstandsfähigkeit des Organismus gegenüber dem Stressor fällt vorübergehend unter den normalen Bereich und es kann zu einem gewissen Schock (z. B. Kreislaufschock) kommen.
  • Antischockphase: Wenn die Bedrohung oder der Stressor erkannt oder erkannt wird, beginnt der Körper zu reagieren und befindet sich in einem Alarmzustand. Während dieser Phase aktivieren der Locus coeruleus und das sympathische Nervensystem die Produktion von Katecholaminen einschließlich Adrenalin, wodurch die im Volksmund bekannte Kampf-oder-Flucht-Reaktion ausgelöst wird. Adrenalin sorgt vorübergehend für erhöhten Muskeltonus, erhöhten Blutdruck aufgrund von peripherer Vasokonstriktion und Tachykardie und erhöhte Glukose im Blut. Es gibt auch eine gewisse Aktivierung der HPA-Achse, die Glukokortikoide (Cortisol, auch bekannt als das S-Hormon oder Stresshormon) produziert.

Stufe 2 Bearbeiten

Widerstand ist die zweite Stufe. Während dieser Phase verstärkt eine erhöhte Sekretion von Glukokortikoiden die systemische Reaktion des Körpers. Glukokortikoide können die Konzentration von Glukose, Fett und Aminosäuren im Blut erhöhen. In hohen Dosen beginnt ein Glukokortikoid, Cortisol, ähnlich zu wirken wie ein Mineralokortikoid (Aldosteron) und bringt den Körper in einen Zustand ähnlich dem Hyperaldosteronismus. Wenn der Stressor anhält, ist es notwendig, einige Mittel zur Bewältigung des Stresses zu versuchen. Der Körper versucht, auf Stressreize zu reagieren, aber nach längerer Aktivierung werden die chemischen Ressourcen des Körpers allmählich aufgebraucht, was zum Endstadium führt.

Stufe 3 Bearbeiten

Die dritte Stufe könnte entweder sein Erschöpfung oder Erholung:

  • Erholung stage follows when the system's compensation mechanisms have successfully overcome the stressor effect (or have completely eliminated the factor which caused the stress). The high glucose, fat and amino acid levels in blood prove useful for anabolic reactions, restoration of homeostasis and regeneration of cells.
  • Exhaustion is the alternative third stage in the GAS model. At this point, all of the body's resources are eventually depleted and the body is unable to maintain normal function. The initial autonomic nervous system symptoms may reappear (sweating, raised heart rate, etc.). If stage three is extended, long-term damage may result (prolonged vasoconstriction results in ischemia which in turn leads to cell necrosis), as the body's immune system becomes exhausted, and bodily functions become impaired, resulting in decompensation.

The result can manifest itself in obvious illnesses, such as general trouble with the digestive system (e.g. occult bleeding, melena, constipation/obstipation), diabetes, or even cardiovascular problems (angina pectoris), along with clinical depression and other mental illnesses. [ Zitat benötigt ]

The current usage of the word betonen arose out of Hans Selye's 1930s experiments. He started to use the term to refer not just to the agent but to the state of the organism as it responded and adapted to the environment. His theories of a universal non-specific stress response attracted great interest and contention in academic physiology and he undertook extensive research programs and publication efforts. [64]

While the work attracted continued support from advocates of psychosomatic medicine, many in experimental physiology concluded that his concepts were too vague and unmeasurable. During the 1950s, Selye turned away from the laboratory to promote his concept through popular books and lecture tours. He wrote for both non-academic physicians and, in an international bestseller entitled Stress of Life, for the general public.

A broad biopsychosocial concept of stress and adaptation offered the promise of helping everyone achieve health and happiness by successfully responding to changing global challenges and the problems of modern civilization. Selye coined the term "eustress" for positive stress, by contrast to distress. He argued that all people have a natural urge and need to work for their own benefit, a message that found favor with industrialists and governments. [64] He also coined the term stressor to refer to the causative event or stimulus, as opposed to the resulting state of stress.

Selye was in contact with the tobacco industry from 1958 and they were undeclared allies in litigation and the promotion of the concept of stress, clouding the link between smoking and cancer, and portraying smoking as a "diversion", or in Selye's concept a "deviation", from environmental stress. [65]

From the late 1960s, academic psychologists started to adopt Selye's concept they sought to quantify "life stress" by scoring "significant life events", and a large amount of research was undertaken to examine links between stress and disease of all kinds. By the late 1970s, stress had become the medical area of greatest concern to the general population, and more basic research was called for to better address the issue. There was also renewed laboratory research into the neuroendocrine, molecular, and immunological bases of stress, conceived as a useful heuristic not necessarily tied to Selye's original hypotheses. The US military became a key center of stress research, attempting to understand and reduce combat neurosis and psychiatric casualties. [64]

The psychiatric diagnosis post-traumatic stress disorder (PTSD) was coined in the mid-1970s, in part through the efforts of anti-Vietnam War activists and the Vietnam Veterans Against the War, and Chaim F. Shatan. The condition was added to the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders wie posttraumatic stress disorder in 1980. [66] PTSD was considered a severe and ongoing emotional reaction to an extreme psychological trauma, and as such often associated with soldiers, police officers, and other emergency personnel. The stressor may involve threat to life (or viewing the actual death of someone else), serious physical injury, or threat to physical or psychological integrity. In some cases, it can also be from profound psychological and emotional trauma, apart from any actual physical harm or threat. Often, however, the two are combined.

By the 1990s, "stress" had become an integral part of modern scientific understanding in all areas of physiology and human functioning, and one of the great metaphors of Western life. Focus grew on stress in certain settings, such as workplace stress, and stress management techniques were developed. The term also became a euphemism, a way of referring to problems and eliciting sympathy without being explicitly confessional, just "stressed out". It came to cover a huge range of phenomena from mild irritation to the kind of severe problems that might result in a real breakdown of health. In popular usage, almost any event or situation between these extremes could be described as stressful. [14] [64]

The American Psychological Association's 2015 Stress In America Study [67] found that nationwide stress is on the rise and that the three leading sources of stress were "money", "family responsibility", and "work".


6.3 Die Gesetze der Thermodynamik

In diesem Abschnitt gehen Sie den folgenden Fragen nach:

  • Was ist Entropie?
  • Was ist der Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Anschluss für AP ® Kurse

Bei der Untersuchung von Energie verwenden Wissenschaftler den Begriff System, um sich auf die Materie und ihre Umgebung zu beziehen, die an der Energieübertragung beteiligt sind, beispielsweise ein Ökosystem. Auch einzelne Zellen sind biologische Systeme und alle Systeme benötigen Energie, um die Ordnung aufrechtzuerhalten. Je geordneter ein System ist, desto geringer ist seine Entropie. Die Entropie ist ein Maß für die Unordnung des Systems. (Stellen Sie sich Ihr Schlafzimmer als System vor. Am Sonntagabend werfen Sie schmutzige Wäsche in den Wäschekorb, stellen Bücher zurück in die Regale und bringen schmutziges Geschirr in die Küche zurück. Die Reinigung Ihres Zimmers erfordert einen Energieeinsatz Sie ahnen es schon: Entropie.) Alle biologischen Systeme gehorchen den Gesetzen der Chemie und Physik, einschließlich der Gesetze der Thermodynamik, die die Eigenschaften und Prozesse der Energieübertragung in Systemen beschreiben. Das erste Gesetz besagt, dass die gesamte Energiemenge im Universum konstante Energie ist, die nicht erzeugt oder zerstört, aber umgewandelt und übertragen werden kann. Der zweite Hauptsatz besagt, dass jede Energieübertragung einen gewissen Energieverlust in einer unbrauchbaren Form, wie beispielsweise Wärmeenergie, mit sich bringt, was zu einem ungeordneteren System führt (z. B. Ihr Schlafzimmer im Laufe einer Woche). Somit ist keine Energieübertragung vollständig effizient. (Wir werden genauer untersuchen, wie freie Energie gespeichert, übertragen und verwendet wird, wenn wir Photosynthese und Zellatmung studieren.)

Dargestellte Informationen und die im Abschnitt hervorgehobenen Beispiele, Unterstützungskonzepte und Lernziele, die in Big Idea 2 des AP ® Biology Curriculum Framework beschrieben sind. Die im Curriculum Framework aufgeführten Lernziele bieten eine transparente Grundlage für den AP ® Biologiekurs, eine forschungsbasierte Laborerfahrung, Unterrichtsaktivitäten und AP ® Prüfungsfragen. Ein Lernziel verbindet erforderliche Inhalte mit einer oder mehreren der sieben Wissenschaftspraktiken.

Große Idee 2 Biologische Systeme nutzen freie Energie und molekulare Bausteine, um zu wachsen, sich zu reproduzieren und eine dynamische Homöostase aufrechtzuerhalten.
Beständiges Verständnis 2.A Wachstum, Reproduktion und Erhaltung lebender Systeme erfordern freie Energie und Materie.
Grundlegendes Wissen 2.A.1 Alle lebenden Systeme benötigen ständig freie Energie.
Wissenschaftliche Praxis 6.2 Der Student kann Erklärungen von Phänomenen aufbauen, die auf Beweisen basieren, die durch wissenschaftliche Praktiken gewonnen wurden.
Lernziel 2.1 Der Student ist in der Lage zu erklären, wie biologische Systeme freie Energie nutzen, basierend auf empirischen Daten, dass alle Organismen einen konstanten Energieeintrag benötigen, um ihre Organisation aufrechtzuerhalten, zu wachsen und sich zu vermehren.

Lehrerunterstützung

Verwenden Sie die Umfrage, die die Schüler zuvor in ihrem Viertel oder ihrer Stadt durchgeführt haben, und lassen Sie sie die Energiemenge (ausgedrückt als Kosten) bestimmen, die erforderlich wäre, um ein Beispiel zu reparieren oder es wieder in „Ordnung“ zu bringen. Das Geld ist die Energie, die in die Reparaturen fließt, die Materialien sind das, was direkt in die Reparatur fließt, und die Gemeinkosten können analog zu Geld sein, das dabei verloren geht. Bei einer chemischen Reaktion mit Energieübertragung ist dieser Overhead die verlorene Energie, ausgedrückt als Wärme.

Die Challenge-Fragen zur Wissenschaftspraxis enthalten zusätzliche Testfragen für diesen Abschnitt, die Ihnen bei der Vorbereitung auf die AP-Prüfung helfen. Diese Fragen beziehen sich auf folgende Standards:
[APLO 2.1][APLO 2.2][APLO 2.4][APLO 4.16][APLO 2.3]

Thermodynamik bezieht sich auf das Studium der Energie und des Energietransfers mit physikalischer Materie. Die Materie und ihre Umgebung, die für einen bestimmten Fall der Energieübertragung relevant sind, werden als System klassifiziert, und alles außerhalb dieses Systems wird als Umgebung bezeichnet. Wenn Sie beispielsweise einen Topf mit Wasser auf dem Herd erhitzen, umfasst das System den Herd, den Topf und das Wasser. Die Energie wird innerhalb des Systems (zwischen Herd, Topf und Wasser) übertragen. Es gibt zwei Arten von Systemen: offene und geschlossene. Ein offenes System ist eines, in dem Energie zwischen dem System und seiner Umgebung übertragen werden kann. Das Kochfeldsystem ist geöffnet, da Wärme an die Luft abgegeben werden kann. Ein geschlossenes System ist eines, das keine Energie an seine Umgebung abgeben kann.

Biologische Organismen sind offene Systeme. Zwischen ihnen und ihrer Umgebung wird Energie ausgetauscht, da sie energiespeichernde Moleküle verbrauchen und durch ihre Arbeit Energie an die Umgebung abgeben. Wie alle Dinge in der physikalischen Welt unterliegt Energie den Gesetzen der Physik. Die Gesetze der Thermodynamik regeln den Energietransfer in und zwischen allen Systemen des Universums.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik befasst sich mit der Gesamtenergiemenge im Universum. Es besagt, dass diese Gesamtenergiemenge konstant ist. Mit anderen Worten, es gab und wird immer genau die gleiche Energiemenge im Universum geben. Energie existiert in vielen verschiedenen Formen. Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik kann Energie von Ort zu Ort übertragen oder in verschiedene Formen umgewandelt, aber nicht erzeugt oder zerstört werden. Die Übertragungen und Umwandlungen von Energie finden ständig um uns herum statt. Glühbirnen wandeln elektrische Energie in Lichtenergie um. Gasöfen wandeln chemische Energie aus Erdgas in Wärmeenergie um. Pflanzen führen eine der biologisch nützlichsten Energieumwandlungen auf der Erde durch: die Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in die chemische Energie, die in organischen Molekülen gespeichert ist, wie in Abbildung 6.2 gezeigt. Einige Beispiele für Energieumwandlungen sind in Abbildung 6.11 dargestellt.

Die Herausforderung für alle lebenden Organismen besteht darin, Energie aus ihrer Umgebung in Formen zu gewinnen, die sie übertragen oder in nutzbare Energie für die Arbeit umwandeln können. Lebende Zellen haben sich entwickelt, um diese Herausforderung sehr gut zu meistern. Chemische Energie, die in organischen Molekülen wie Zuckern und Fetten gespeichert ist, wird durch eine Reihe zellulärer chemischer Reaktionen in Energie in ATP-Molekülen umgewandelt. Energie in ATP-Molekülen ist leicht zugänglich, um Arbeit zu verrichten. Beispiele für die Arten von Arbeit, die Zellen leisten müssen, sind der Aufbau komplexer Moleküle, der Transport von Materialien, das Antreiben der Schlagbewegung von Zilien oder Geißeln, das Zusammenziehen von Muskelfasern, um Bewegung zu erzeugen, und die Fortpflanzung.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik

Die Hauptaufgaben einer lebenden Zelle, Energie zu gewinnen, umzuwandeln und zu verwenden, um Arbeit zu verrichten, mögen einfach erscheinen. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik erklärt jedoch, warum diese Aufgaben schwieriger sind, als sie erscheinen. Keiner der besprochenen Energietransfers, zusammen mit allen Energietransfers und Transformationen im Universum, ist vollständig effizient. Bei jeder Energieübertragung geht ein Teil der Energie in unbrauchbarer Form verloren. In den meisten Fällen handelt es sich bei dieser Form um Wärmeenergie. Thermodynamisch ist Wärmeenergie definiert als die Energie, die von einem System auf ein anderes übertragen wird, das keine Arbeit verrichtet. Wenn beispielsweise ein Flugzeug durch die Luft fliegt, geht ein Teil der Energie des fliegenden Flugzeugs aufgrund der Reibung mit der umgebenden Luft als Wärmeenergie verloren. Diese Reibung erwärmt die Luft tatsächlich, indem sie die Geschwindigkeit der Luftmoleküle vorübergehend erhöht. Ebenso geht bei zellulären Stoffwechselreaktionen ein Teil der Energie als Wärmeenergie verloren. Das ist gut für Warmblüter wie uns, denn Wärmeenergie hilft, unsere Körpertemperatur zu halten. Streng genommen ist keine Energieübertragung vollständig effizient, da ein Teil der Energie in unbrauchbarer Form verloren geht.

Ein wichtiges Konzept in physikalischen Systemen ist das der Ordnung und Unordnung (auch bekannt als Zufälligkeit). Je mehr Energie ein System an seine Umgebung verliert, desto weniger geordnet und zufälliger ist das System. Wissenschaftler bezeichnen das Maß der Zufälligkeit oder Unordnung innerhalb eines Systems als Entropie. Hohe Entropie bedeutet hohe Unordnung und niedrige Energie (Abbildung 6.12). Um die Entropie besser zu verstehen, denken Sie an das Schlafzimmer eines Schülers. Wenn keine Energie oder Arbeit hineingesteckt würde, würde der Raum schnell unordentlich werden. Es würde in einem sehr ungeordneten Zustand mit hoher Entropie existieren. Es muss Energie in das System gesteckt werden, in Form der Arbeit des Schülers und des Einräumens, um den Raum wieder in einen Zustand von Sauberkeit und Ordnung zu bringen. Dieser Zustand ist einer der niedrigen Entropie. Ebenso muss ein Auto oder Haus ständig mit Arbeit gewartet werden, um es in einem geordneten Zustand zu halten. Allein gelassen steigt die Entropie des Hauses oder Autos durch Rost und Degradation allmählich an. Moleküle und chemische Reaktionen haben ebenfalls unterschiedliche Mengen an Entropie. Wenn beispielsweise chemische Reaktionen einen Gleichgewichtszustand erreichen, nimmt die Entropie zu, und wenn Moleküle in hoher Konzentration an einer Stelle diffundieren und sich ausbreiten, nimmt auch die Entropie zu.

Wissenschaftliche Methodenverbindung

Energieübertragung und die resultierende Entropie

Führen Sie ein einfaches Experiment durch, um zu verstehen, wie Energie übertragen wird und wie sich eine Entropieänderung ergibt.

  1. Nimm einen Eisblock. Dies ist Wasser in fester Form, hat also eine hohe strukturelle Ordnung. Das bedeutet, dass sich die Moleküle nicht sehr bewegen können und sich an einer festen Position befinden. Die Temperatur des Eises beträgt 0°C. Dadurch ist die Entropie des Systems gering.
  2. Lassen Sie das Eis bei Raumtemperatur schmelzen. Wie ist der Zustand der Moleküle im flüssigen Wasser jetzt? Wie fand die Energieübertragung statt? Ist die Entropie des Systems höher oder niedriger? Wieso den?
  3. Erhitze das Wasser bis zum Siedepunkt. Was passiert mit der Entropie des Systems, wenn das Wasser erhitzt wird?

Alle physikalischen Systeme kann man sich so vorstellen: Lebewesen sind hochgeordnet und benötigen einen konstanten Energieeintrag, um in einem Zustand niedriger Entropie gehalten zu werden. Da lebende Systeme energiespeichernde Moleküle aufnehmen und durch chemische Reaktionen umwandeln, verlieren sie dabei einen Teil der nutzbaren Energie, da keine Reaktion vollständig effizient ist. Sie produzieren auch Abfälle und Nebenprodukte, die keine nützlichen Energiequellen sind. Dieser Prozess erhöht die Entropie der Umgebung des Systems. Da alle Energieübertragungen zum Verlust von nutzbarer Energie führen, besagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, dass jede Energieübertragung oder Umwandlung die Entropie des Universums erhöht. Obwohl Lebewesen hoch geordnet sind und einen Zustand niedriger Entropie aufrechterhalten, nimmt die Entropie des Universums insgesamt aufgrund des Verlusts an nutzbarer Energie mit jedem auftretenden Energietransfer ständig zu. Im Wesentlichen befinden sich Lebewesen in einem ständigen harten Kampf gegen diesen ständigen Anstieg der universellen Entropie.


Do You Eat Out of Boredom?

It's 8 p.m. on a Sunday. You already ate dinner while watching "Jersey Shore" (or maybe "Holby City," depending on your country of origin) even though you can't stand that show—and plus, you already saw that episode.

Now you really, really, REALLY should get started on that essay, presentation, or big pile of ironing. You absolutely must not procrastinate any longer. You know that you also said this yesterday, but you're completely serious this time—no more delaying. You have to do it now or there will be consequences, all of them negative.

Oh god—you really don't want to do it, though. It's going to be so. boring. Boring, boring, boring. Wait, how did you end up in front of the fridge? And why are you opening the door? And what's in that plastic container? Oooh, leftovers.

Of all the reasons we eat, boredom has to be one of the least helpful.

Eating because we're hungry and we didn't eat lunch yet? Macht Sinn. Eating because we just made a spectacular red velvet cake with extra frosting and one mouthful isn't enough to truly evaluate its merits? Who could blame us?

Eating out of boredom, on the other hand, is generally pointless. It almost always happens when we're not in physiological need of food, there's usually something much more useful we could be getting on with, and after the first couple of bites, it's not even that satisfying—because we weren't really hungry in the first place.

So why do we do it? At the risk of demonizing one of my favorite neurotransmitters, I'm going to go ahead and level my accusation at dopamine.

Neuroscientists are still figuring out what this clever little chemical messenger does, but current thinking is that it's crucial to the experience of motivation and drive.

Falling head-over-heels in love and longing to be in the presence of your object of affection? Developing a crack cocaine addiction and craving your next hit? About to prove your iPhone gaming supremacy by breaking through to the fifteenth level of Angry Birds? Whatever your latest obsession may be, you can bet that your dopamine neurons are firing like billy-o, compelling you to take concerted, directed action to achieve whatever it is that you're after.

And while this isn't always a whole lot of fun (ever wanted something or someone so much that it was almost physically painful?) there's one thing it definitely isn't—and that's "boring."

In fact, the release of dopamine in the brain can be so stimulating and motivating that rats will lever-press for it to the exclusion of other crucially important activities like sleeping and eating, and people who have naturally lower levels of dopamine activity are more likely to seek out and become addicted to dopamine-producing stimuli like alcohol or drugs.

What does this all have to do with boredom eating? It's possible that when we're in a malaise, so are our dopamine neurons. When we boredom-eat, what we're really doing is trying to wake them up so we can feel excited again. And in the absence of more stimulating fare—or a handy dopamine neuron-stimulating electrode in our brain that we can trigger with a lever when we fancy a thrill—food starts to look like a pretty effective way of doing this.

After all, our dopamine system evolved with the very purpose of making adaptive things like eating feel rewarding, so that we wouldn't forget to do them and die. And one survey study recently found that the happiest moments of a typical participant's day were the ones where he or she was eating something. (I'm not sure how to feel about this—I think a weeny bit depressed.)

Now, I should probably pause here to point out that I'm not saying that this is necessarily what's going on when we listlessly devour bits of leftover takeout when we should be doing something productive. In fact, I should probably go one step further and seize this opportunity to confess on the behalf of my appetite research brethren that we haven't actually amassed many hard facts regarding the biology of boredom eating an sich.

First, it tends to get lumped in with the more general phenomenon of "emotional eating," so very few people have studied it as a separate construct.

Second, like many other types of eating behavior, it's hard to induce in a laboratory setting, and even harder to study "in the field." Hopefully one day, we'll be able to clamp portable, high-resolution brain scanners to our heads so we can see exactly what's going on in people's minds during those ennui-inspired trips to the candy cupboard. But until then, you will have to make do with my rampant speculation.

What can be done, though, if my hunch is correct? I'd like to humbly proffer a few suggestions.

First, how about finding some other way to trick your dopamine into flowing? One could always do something objectively fun, of course—like watching a favorite movie or curling up with a juicy book.

But you might also be able to find a dopaminergic ruse to help you get going on that task you've been avoiding: listening to a favorite band while struggling with that powerpoint presentation, or treating yourself to a new audio book to listen to while you're scaling your laundry mountain, could make the whole thing more enjoyable and decrease your need to look for dopamine fixes in the fridge.

Second, why not try rising above the tendency to seek pleasure all the time and avoiding the dopamine trap altogether?

The jury's still out on whether "alternative therapies" like meditation can help you lose weight, but few would deny that closing your eyes and quieting your thoughts for a little while can make you feel much happier and calmer. If you're the nervous type of boredom eater, this could well end up reducing your desire to boredom-binge. If you're interested in giving it a try, there are countless meditation apps or guided meditations available online.

If nothing else, you will at least have bought yourself a little time to decide whether you're really hungry or not—and to put some distance between yourself and the cold vegetarian pizza.


3: Biological Macromolecules

  • Contributed by OpenStax
  • General Biology at OpenStax CNX

Food provides the body with the nutrients it needs to survive. Many of these critical nutrients are biological macromolecules, or large molecules, necessary for life. These macromolecules (polymers) are built from different combinations of smaller organic molecules (monomers). What specific types of biological macromolecules do living things require? How are these molecules formed? What functions do they serve? In this chapter, these questions will be explored.

  • 3.0: Prelude to Biological Macromolecules Food provides the body with the nutrients it needs to survive. Many of these critical nutrients are biological macromolecules, or large molecules, necessary for life. These macromolecules (polymers) are built from different combinations of smaller organic molecules (monomers). What specific types of biological macromolecules do living things require? How are these molecules formed? What functions do they serve? In this chapter, these questions will be explored.
  • 3.1: Synthesis of Biological Macromolecules Biological macromolecules are large molecules, necessary for life, that are built from smaller organic molecules. There are four major classes of biological macromolecules (carbohydrates, lipids, proteins, and nucleic acids) each is an important cell component and performs a wide array of functions. Combined, these molecules make up the majority of a cell&rsquos dry mass (recall that water makes up the majority of its complete mass).
  • 3.2: Carbohydrates Carbohydrates are, in fact, an essential part of our diet grains, fruits, and vegetables are all natural sources of carbohydrates. Carbohydrates provide energy to the body, particularly through glucose, a simple sugar that is a component of starch and an ingredient in many staple foods. Carbohydrates also have other important functions in humans, animals, and plants.
  • 3.3: Lipids Lipids include a diverse group of compounds that are largely nonpolar in nature. This is because they are hydrocarbons that include mostly nonpolar carbon&ndashcarbon or carbon&ndashhydrogen bonds. Non-polar molecules are hydrophobic (&ldquowater fearing&rdquo), or insoluble in water. Lipide erfüllen viele verschiedene Funktionen in einer Zelle. Zellen speichern Energie für die langfristige Nutzung in Form von Fetten. Lipids also provide insulation from the environment for plants and animals.
  • 3.4: Proteins Proteins are one of the most abundant organic molecules in living systems and have the most diverse range of functions of all macromolecules. Proteine ​​können strukturell, regulatorisch, kontraktil oder schützend sein, sie können beim Transport, der Lagerung oder als Membran dienen oder sie können Toxine oder Enzyme sein. Each cell in a living system may contain thousands of proteins, each with a unique function. Ihre Strukturen sind ebenso wie ihre Funktionen sehr unterschiedlich.
  • 3.5: Nucleic Acids Nucleic acids are the most important macromolecules for the continuity of life. They carry the genetic blueprint of a cell and carry instructions for the functioning of the cell.

Thumbnail: 1K6F_Crystal Structure Of The Collagen Triple Helix Model Pro- Pro-Gly103. (CC-SA-BY-3.0 Nevit Dilmen)


Persistent pain after stressful events may have a neurobiological basis

A new study led by University of North Carolina School of Medicine researchers is the first to identify a genetic risk factor for persistent pain after traumatic events such as motor vehicle collision and sexual assault.

In addition, the study contributes further evidence that persistent pain after stressful events has a specific biological basis. A manuscript of the study was published online ahead of print by the journal Pain on April 29.

This study is an important first step in developing this understanding.

“Our study findings indicate that mechanisms influencing chronic pain development may be related to the stress response, rather than any specific injury caused by the traumatic event,” said Samuel McLean, MD, MPH, senior author of the study and assistant professor of anesthesiology. “In other words, our results suggest that in some individuals something goes wrong with the body’s ‘fight or flight’ response or the body’s recovery from this response, and persistent pain results.”

The study assessed the role of the hypothalamic-pituitary adrenal (HPA) axis, a physiologic system of central importance to the body’s response to stressful events. The study evaluated whether the HPA axis influences musculoskeletal pain severity six weeks after motor vehicle collision (MVC) and sexual assault. Its findings revealed that variation in the gene encoding for the protein FKBP5, which plays an important role in regulating the HPA axis response to stress, was associated with a 20 percent higher risk of moderate to severe neck pain six weeks after a motor vehicle collision, as well as a greater extent of body pain. The same variant also predicted increased pain six weeks after sexual assault.

“Right now, if an someone comes to the emergency department after a car accident, we don’t have any interventions to prevent chronic pain from developing,” McLean said. Similarly, if a woman comes to the emergency department after sexual assault, we have medications to prevent pregnancy or sexually transmitted disease, but no treatments to prevent chronic pain. This is because we understand what causes pregnancy or infection, but we have no idea what the biologic mechanisms are that cause chronic pain. Chronic pain after these events is common and can cause great suffering, and there is an urgent need to understand what causes chronic pain so that we can start to develop interventions. This study is an important first step in developing this understanding.”

“In addition, because we don’t understand what causes these outcomes, individuals with chronic pain after traumatic events are often viewed with suspicion, as if they are making up their symptoms for financial gain or having a psychological reaction,” McLean said. “An improved understanding of the biology helps with this stigma,” McLean said.

The study was conducted by a multidisciplinary team of investigators from thirteen institutions. Co-lead authors on the study were Andrey Bortsov, MD, PhD, assistant research professor in the UNC Department of Anesthesiology, and Jennifer Smith, BS, a UNC medical student and former Doris Duke Fellow.


13 Answers 13

The example that first comes to mind is that of Thích Quảng Đức, a Vietnamese monk who poured gasoline on himself, and set himself on fire while sitting still and meditating as he burnt to death, as a protest of the persecution of Buddhists by the South Vietnamese government.

You don't need Greg to take drugs and you don't need Greg to have been born with superpowers. Meditation is more than enough. If Greg has been seriously practicing meditation since middle school, I'll give a pass to him doing whatever the hell he wants with his willpower.

Warning, potentially disturbing image of Thích Quảng Đức:

Greg is clearly brain damaged, we know that selectively damaging certain areas of the brain causes drastic and "interesting" changes in behaviour. For example damage to area 24 of the anterior cingulate cortex can divorce people from their normal emotional responses to being in pain they still feel pain normally but they don't get upset by it or feel the need to stop it happening. The effect you're looking for is unlikely to be attainable through a single piece of brain damage and will probably mean extensive damage to many separate areas of his brain. Such damage may occur due to disease but it's more likely that someone deliberately damaged Greg's brain through surgical intervention.

I started this as a comment, but then it developed into an oblique answer to the question, so I'm posting it as such:

Jedermann has unlimited willpower. Most choose not to exercise it.

Also: No skeptic can have it proven to them that Greg has unlimited willpower. Because he can simply decide that convincing some silly skeptic is not worth his time. Unless his "super power" is the Unfähigkeit to change his mind, rather than the Fähigkeit to not change his mind—in which case I'd argue that is a handicap, not a super power.

However, let's explore this further: Is it possible for Greg to try to convince others that he ist addicted, or that he kippen break a bad habit, or that he nicht have a choice?

Natürlich ist es das. And it provides such an easy excuse. He chooses some course of action, and someone else doesn't like it. So he apologizes and says, "Sorry, that's a bad habit I have. I'll try really hard not to do it again." And then he keeps doing it. He is perfectly capable of ceasing the bad habit at any time, but he chose this course of action, so of course he can just continue it.

Calling it a "bad habit" is a way of escaping domination by others. Since he apparently can't stop his bad habit, they probably wouldn't even bother torturing him to try to get him to. (Well, actually, people sind sometimes tortured for bad habits under the heading of "aversion therapy," such as at the Rotenberg Center, but note that the "bad habit" i.e. the decision wouldn't be changed or cured by mere torture.) He could just keep on with his selected course of action forever under the guise of it being a "bad habit" or an "obsession" or what have you.

Honestly, the Real question is:

How could anyone differentiate Greg from anyone else?

You mention he could do a physical exercise without stopping no matter the pain, so long as he's physically capable. There are such people.

He could also halt the exercise any time by his own free choice. And he could claim that "the pain was too bad." But he actually könnten have continued, he just chose to stop. This sounds like most people.

People take 12-year degrees in subjects they aren't particularly interested in, or spend decades-long careers doing mind-numbingly dull tasks.

Nehmen irgendein course of action you can imagine Greg doing, and you'll be able to find people who DO take or HAVE taken that course of action.

So, again, if you reinterpret your question as a hypothesis that "everyone has unlimited willpower" you will be 100% unable to find a counter-example. It's literally not falsifiable. According to Popper that makes it unscientific, but it's sure an interesting stance to take.

(Notably, it's Auch not falsifiable, and is therefore just as unscientific, to claim that there exists a person whose willpower is limited—we've just all socially agreed to accept that willpower is limited as a matter of course. That way, we can hold on to our own bad habits.) )

As for him being super fit, super intelligent, a super capable leader—perhaps. But it's also just as likely that he would nicht be, in order to win an argument.

John: We're making you the head of research because we know you're smart enough.

Greg: I don't want the position.

John: We're appointing you anyway. Don't pretend.

Greg: I'm nicht smart enough. I'm not capable of handling that post. I don't want it!

John: Shut up and take it.

Greg: Spends the next 50 years proving he is stupid and that John was wrong to give him this appointment.

Spending 50 years to prove someone wrong and to win an argument is an easy consequence of having unlimited willpower.


Processing A Biological Upgrade

At two of our most recent weeklong events—but especially in Santa Fe—upon leaving the workshop many people experienced flu like symptoms ranging from sinus congestion and mucus to body aches, soreness, fevers, coughs, and malaise. Some took antibiotics or drugs, while others went to see a doctor or visited the emergency room. Although the doctors couldn’t diagnose the conditions, for many of our students the doctors confirmed it wasn’t the flu or bacterial. So the next question is: What were people experiencing after the Advanced Workshop? The answer is a change in body frequency.

The inner workings of cells are governed by the innate intelligence of the autonomic nervous system. At the most microscopic level, inside cells are tiny tubules called microtubules. Microtubules are hollow, protein skeletal structures (essentially scaffolding) that not only support the cell and transport nutrients through little tunnels, but they are also very sensitive to frequency. These microtubules can beat as slow as a drum to as fast as an antenna, and when they vibrate at faster frequencies in elevated states, it causes them to emit more light and coherent energy.

As you may know, all light is energy, energy is frequency, and all frequency carries information. As the cell emits a field of energy, it puts them on a wave length (you can think of it as all of the cells collectively being tuned into a certain radio station) that allows them to all tune into the same frequency. If they are sharing and carrying the same frequency and energy, then you have a set of cells or tissues all on the same wavelength—meaning they are all acting in coherence because they are vibrating at the same frequency. When all the cells are operating in such a state of harmony and coherence, we call this health.

I believe that the quantum model of disease suggests that sickness and dis-ease are caused by a lowering of frequency and an incoherent frequency. If a person has an imbalance or health condition where cells are not functioning at a certain level of coherence, it’s like static on the radio and those cells can’t communicate the information. Thus, the cells no longer function in harmony or coherence. The result is that this lowering of frequency reduces, or even ceases, the flow of proper information between the cells.

It was once thought that cells communicate because of charged molecules interacting with each other (although that’s the side effect of some greater instructions), however, the latest research in information biology says otherwise. Instead, the exchange of coherent light between each cell is sent and received on the frequency of various emotions—since emotions are energy in motion.

Raising the Body’s Frequency

At our two most recent events, for a week people focused on raising their body’s energy. They did this by connecting to the unified field, opening their hearts, and creating brain and heart coherence. The last three days of the event we also practiced three powerful coherence healing meditations, which connected the healers to a greater frequency, which was then facilitated through their nervous system.

In order for people to truly heal someone else, they have to get to the frequency of the fourth energy center. It is here in the heart, in this center of oneness and wholeness, where we begin to connect to the quantum (or the unified field). It’s here where the union of polarity and duality exists.

The pattern of disease exists in light, so when people start opening their heart and energy starts moving from their lower three centers up into their heart, once it reaches their heart the research shows it continues up into their brains. As it moves upwards, it moves through the neck, down through the nerves, and into the hands (which is what enables people to facilitate a greater frequency). Once someone begins facilitating the frequency of wholeness, as the cell becomes more whole and less imbalanced, it’s going to go through a host of chemical, biological, and genetic changes.

When this occurs and a person really elevates their body’s frequency, as the cell gets a vibrational change, it releases waste and eliminates toxins. The cell essentially opens up and dumps anything from the past that is unhealthy. This intense release of waste creates a huge stress to the immune system. Because there is a change in energy and frequency, the body begins to transmute, and this causes the flu like symptoms for many people.

I am writing this blog so that our community will change their belief that every time someone feels flu-like symptoms after a weeklong retreat, they don’t think they are “sick.” If any one of you felt the power and energy of this greater frequency during any of our advanced events, understand that the release of toxins, which were stored in the cells, is actually a good thing—not a bad thing. Instead, it’s the elevation of frequency that is causing the body to experience a biological upgrade. In the process, an enormous amount of physiological changes take place causing the body to reorganize itself on a cellular level. The cell will then eliminate, secrete, absorb, and even breath better. So just hang tight and know that you could either experience the symptoms now or experience them later. Like a snake molting its skin, you are shedding what is no longer needed. When you see it as your past being burned away, you just might bless it.


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