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学生一天的脑力劳动的消耗-我们每天在思考和使用大脑上花费了多少脑力?

早上好,我是脑叔,一个爱聊脑的家伙。

经过一天漫长的工作或学习,你的大脑可能会感到能量被耗尽。但是,我们的大脑在从事脑力运动时是否比在其他活动(如看电视)中燃烧更多的能量?

要回答这个问题,我们必须看一下我们大脑的发动机室:神经细胞。我们脑细胞的主要能量货币是一种叫做三磷酸腺苷(或ATP)的分子,我们的身体用糖和氧气制造。

追踪大脑能量消耗可以使用糖和氧气,但氧气是更容易获得的选择。

追踪氧气的消耗,大脑约占身体能量消耗的20%,尽管只占其重量的2%。

我们的大脑在执行更具挑战性的任务时会消耗更多的氧气。This is Engineering/Pexels

对于一个普通成年人来说,这大约是每天0.3千瓦时(kWh),是普通智能手机每天所需能量的100多倍。它相当于每天260卡路里或1,088千焦(kJ)(一个普通成年人每天的总能量摄入约为8,700千焦)

# 我们怎么知道的?

2012年,英国神经科学家大卫?阿特韦尔(David Attwell)及其同事测量了小鼠大脑切片的耗氧量。

他们确定,虽然25%的能量需求用于内务活动,如维持细胞壁,但其余75%用于信息处理,如计算和传输神经信号。

我们无法通过这种方式测量人类大脑的能量消耗,但我们可以跟踪氧气,因为大脑活动的增加需要更多的氧气。

测量...耗氧量变化的一种方法是通过二氧化碳测量装置(空气进入管子)来测量二氧化碳水平。这需要参与者戴上口罩,但其他方面都是无创的。

研究确实表明,脑力负荷的增加(如进行心算、推理或多任务处理)与耗氧量的增加(通过二氧化碳释放量来测量)有关。

然而,氧气消耗的增加也可能是由于整个身体对情绪和压力情况的反应,而不是反映大脑活动的实际变化。

# 我们能测量大脑的耗氧量吗?

这很复杂。大脑活动的增加会增加富氧血液的供应。额外的富氧血液供应是特定区域的,可以(字面上)以微米级的精度输送到活跃的神经元。

由于血液和血液中的氧气对磁场的吸引力很弱,我们可以使用核磁共振成像(MRI,一种无辐射的工具)来间接测量大脑活动。

但不幸的是,我们不能用核磁共振成像来告诉我们大脑在不同的心理活动中消耗了多少能量。MRI研究只能识别大脑活动和能量消耗的相对差异,而不是绝对值。

然而,考虑到我们的大脑总是在工作,因此总是有能量需求。即使在某些时刻,我们可能会不经意地考虑到空闲状态,我们仍然在处理大量的信息。

首先,感官输入是无处不在的:我们通常不会在黑暗的浮箱里度过一天。

其次,我们的心理活动,即使在看似无任务的状态下,也会从我们对过去事件的回忆和对未来的规划中跳出来。

当我们专注于不同的事情时,我们的大脑会做出权衡。Shutterstock

最后,我们的情绪,即使是微妙的(如平静或不确定的感觉),也是大脑活动的产物,因此需要持续的能量消耗。

# 那么,大脑活动增加了多少呢?

让我们举一些简单的例子,比如集中注意力。核磁共振研究表明,与被动地观看运动物体相比,专注地监测运动物体会使我们视觉皮层的大脑活动增加约1%。

这看起来并不多,特别是考虑到枕叶,它容纳了视觉皮层(它让我们看到的东西变得有意义),只占我们大脑质量的18%。

但有趣的是,处理视觉信息会导致听觉区域活动的减少,这意味着我们花更少的精力处理环境中的声音。反之亦然:当我们关注听觉信息时,我们会减少视觉处理活动。

在整个大脑的水平上,关注视觉刺激的成本可能已经被听觉处理的节省所抵消。

因此,简而言之,研究告诉我们心理活动确实与能量消耗增加有关。然而,这种增加是微不足道的,是特定区域的,而且往往被其他区域的能量减少所抵消。

那么,为什么我们在进行过多的精神活动后会感到疲惫不堪呢?

这可能是精神压力的结果。复杂的精神任务通常也是情绪上的挑战,并导致我们的交感神经系统的激活增加,最终导致精神和身体疲劳。

好消息是我们不必担心过多的精神活动会耗尽我们的大脑能量。但是,为避免心理负担过重、压力和疲劳,把握好自己的节奏仍然是一个好主意。

About the author

Oliver Baumann does not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and has disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.

参考内容:

https://theconversation.com/how-much-energy-do-we-expend-thinking-and-using-our-brain-197990/

声明:本文版权属于原作者,仅用于学术交流!

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