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思考时,大脑消耗的能量仅多了5%?

赛先生  · 公众号  · 科学  · 2025-06-16 19:10

主要观点总结

本文介绍了关于大脑运行机制和能量消耗的最新研究。大脑在思考时所需能量仅比静息状态高出5%,但其高能耗背后有演化的限制。大脑不仅负责处理显性的思维任务,还在维持身体内部各种生理参数的稳定上发挥重要作用。研究表明,大脑追求的是用最少的能量传递最多的信息。神经科学家还指出,大脑在演化过程中有节能的倾向,信息传输速度远低于理论极限,这是为了在能量和信息传递效率之间找到平衡。

关键观点总结

关键观点1: 大脑思考时的能量消耗

研究发现,大脑在专注、有目标的思考任务时,比静息状态下仅多消耗约5%的能量。这表明大脑的主要功能不仅仅是处理认知任务,还有其他重要的生理活动。

关键观点2: 大脑的“后台”活动

即使在静息状态下,大脑也在持续进行各种“后台”活动,如调节身体的主要生理系统、自动调配资源应对内外环境的变化等。

关键观点3: 大脑的能量来源和消耗方式

大脑的能量主要来自三磷酸腺苷(ATP),通过葡萄糖和氧气的合成来提供。大脑中的微小毛细血管负责将富含葡萄糖和氧气的血液输送到神经元和其他脑细胞中。

关键观点4: 大脑的演化限制和节能倾向

大脑的演化限制导致了其在能量消耗上的谨慎态度。神经科学家指出,大脑在演化过程中追求的是用最少的能量传递最多的信息。这解释了为什么大脑在某些情况下的信息传输速度远低于理论极限。

关键观点5: 大脑运行机制与疲劳感的关系

研究认为,当我们进行高强度的专注任务时,大脑的能耗会升高,长期下来会是一笔不小的负担。这种能量限制可能导致我们在忙碌一天后感到疲惫。大脑内部设有机制来防止过度消耗,例如启动疲劳机制来限制进一步消耗。


正文

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Conor Feehly | 撰文
EY | 译者
神经现实 | 来源

你刚刚结束了一天的疲惫工作回到家,只想抬起双脚,随便看点电视放空自己。虽然这种不动的状态感觉像是应得的休息,但其实你的大脑并没有真的“放空”。 根据最新研究,它在你放松时消耗的能量,几乎和你紧张工作时差不多。

澳大利亚蒙纳士大学的神经科学家沙娜·贾马达 (Sharna Jamadar) 和她的同事们,综合了她所在实验室以及全球其他研究团队的研究成果,估算了 “认知的代谢成本” (metabolic cost of cognition) ——也就是大脑运行到底需要多少能量。令人惊讶的是,他们发现, 专注、有目标的思考任务,比休息状态下的大脑活动仅多消耗大约5%的能量 。换句话说,即使我们在专心思考时,大脑的能耗也只比“待机”状态高出一点点。

我们常觉得集中注意力、深入思考很费脑力,好像消耗了很多能量。但这项新研究支持了一个正在发展的观点: 大脑的主要功能其实是“维持运转” 。过去,很多神经科学研究重点放在外显的认知活动上,比如注意力、解决问题、工作记忆、决策等。但现在越来越清楚的是, 在这些显性的思维之下,大脑的“后台”其实一直在高度活跃 。它负责调节身体的主要生理系统,自动调配资源来应对内外环境的变化,不管是我们有意识还是无意识的反应。

美国东北大学的神经科学家乔丹·特里奥 (Jordan Theriault) 指出 (他没有参与这项新研究) :“人们总觉得大脑是用来思考的,但从代谢角度看, 它的大部分功能其实是用来管理身体的 ——调控器官之间的协调,运作这个高成本的系统,以及应对复杂的外部环境。”


大脑并不仅仅是一个“认知机器”,而是演化塑造出的产物,因此也受到生物体“能源预算”限制的约束。所以, 思考让你觉得累,并不一定是因为你真的能量耗尽了,而是因为我们在演化过程中学会了节约资源 。这项对大脑代谢的研究,结合大脑电活动的动态研究,揭示了我们认知能力的局限、范围和效率,是如何受到不同演化力量共同影响的。

SAIXIANSHENG






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