私たちの脳は、より困難なタスクを実行するときに、より多くの酸素を使用します。 これはエンジニアリング/ペクセルです
仕事や勉強で長い一日を過ごした後、脳はエネルギーを使い果たしたように感じるかもしれません。 しかし、私たちの脳は、テレビを見るなどの他の活動をしている時よりも、精神運動をしている時の方がより多くのエネルギーを消費するのでしょうか?
この質問に答えるには、脳のエンジン ルームである神経細胞に注目する必要があります。 私たちの脳細胞の主なエネルギー通貨は、私たちの体が糖と酸素から作るアデノシン三リン酸（またはATP）と呼ばれる分子です.
脳のエネルギー消費量の追跡は砂糖と酸素の両方を使用して行うことができますが、酸素の方がよりアクセスしやすいオプションです.
脳の酸素消費量をトレース のアカウント 体重のわずか 20% であるにもかかわらず、体のエネルギー消費量の約 2% を消費します。
これは、平均的な成人の 0.3 日あたり約 100 キロワット時 (kWh) であり、XNUMX 倍以上です。 一般的なスマートフォンが必要 毎日。 そして、それは 260 日 1,088 カロリーまたは 8,700 キロジュール (kJ) に相当します (平均的な成人の総エネルギー摂取量は XNUMX 日約 XNUMX kJ です)。
私たちはどのように知っていますか
2012 年、英国の神経科学者 David Attwell と同僚 測定された酸素消費量 ラット脳のスライス。
彼らは、必要なエネルギーの 25% が細胞壁の維持などのハウスキーピング活動に使用される一方で、大部分の 75% が神経信号の計算や送信などの情報処理に使用されることを突き止めました。
この方法で人間の脳のエネルギー消費を測定することはできませんが、脳の活動が増えるとより多くの酸素が必要になるため、酸素を追跡することはできます。
私たちの体の酸素消費量の変化を測定するアプローチの 1 つは、CO を測定することです。カプノグラフィー装置 (空気がチューブに入る場所) を介してレベルを調整します。これには参加者はマスクを着用する必要がありますが、それ以外の場合はマスクを着用する必要があります。 非侵襲的.
実際、研究によると、精神的負荷 (暗算、推論、またはマルチタスクの実行など) の増加は、酸素消費量の増加に関連していることが示されています ( ＣＯ？リリース).
しかし、酸素消費量の増加は、全身が感情的でストレスの多い状況に反応し、脳活動の実際の変化を反映していないことが原因である可能性もあります.
脳内だけで酸素使用量を測定できますか?
それは複雑です。 脳の活動が高まると、酸素が豊富な血液の供給が増加します。 酸素が豊富な血液のその余分な供給は地域固有であり、（文字通り）マイクロメートルの精度で活動中のニューロンに送ることができます.
血液とその酸素は弱く引き付けられるので、 磁場、放射線を使用しないツールであるMRI（磁気共鳴画像法）を使用して、間接的ではありますが脳活動の測定値を取得できます。
しかし残念なことに、MRI を使用して、脳がさまざまな精神活動にどれだけのエネルギーを消費しているかを知ることはできません。 MRI 研究では、絶対値ではなく、脳活動とエネルギー消費の相対的な違いしか特定できません。
しかし、私たちの脳は常にオンになっており、常にエネルギーを必要としていることを考えると、これは理にかなっています. ほんの一瞬でも、私たちは何気なく怠惰な状態を考えるかもしれませんが、それでも膨大な量の情報を処理しています.
まず、常に存在する感覚入力があります。 ダークフローテーションタンク.
第二に、私たちの精神活動は、一見タスクのない状態であっても、過去の出来事を思い出し、将来を計画することから跳ね返ります.
最後に、私たちの感情があります。それはたとえ微妙な場合でも (静けさや不確かさなど)、脳の活動の産物であるため、継続的なエネルギー コストが伴います。
では、脳の活動はどれくらい増加するのでしょうか。
注意を払うなど、簡単なことを取り上げましょう。 MRI 研究では、動いている物体を受動的に観察する場合と比較して、注意深く監視することで、視覚野の脳活動が次のように増加することが示されています。 1％の周りに.
特に、視覚皮質（私たちが見ているものを意味する）を収容する後頭葉が補うだけであることを考えると、これはあまりないようです. 約18％ 私たちの脳の質量。
しかし興味深いことに、視覚情報を処理すると、 活動の減少 つまり、環境内の音を処理するエネルギーが少なくなります。 これは逆にも機能します。聴覚情報に注意を向けると、視覚処理活動が減少します。
脳全体のレベルでは、視覚刺激への注意のコストは、おそらく聴覚処理の節約によってすでに相殺されています。
私たちの脳は、さまざまなことに集中するときにトレードオフを行います。 シャッターストック
要するに、研究によると、精神活動は確かにエネルギー消費の増加に関連しているということです。 それでも、増加は最小限で、地域特有のものであり、多くの場合、他の地域でのエネルギーの減少によって相殺されます。
では、精神活動が多すぎると、なぜ疲れを感じるのでしょうか?
精神的ストレスが原因と考えられます。 複雑な精神的課題は、通常、感情的にも挑戦的であり、 活性化の増加 交感神経系の機能が低下し、最終的に精神的および肉体的な疲労につながります。
幸いなことに、精神活動が多すぎると脳のエネルギーが消耗することを心配する必要はありません。 しかし、精神的な過負荷、ストレス、疲労を避けるために、自分のペースを調整することは依然として良い考えです.
著者について
オリバー・バウマン, 助教, 心理学部, Bond University
この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.
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