思考是否會增加大腦能量消耗,消耗哪些能量?

時間 2021-05-06 17:05:11

1樓:平安健康科普匯

大腦支配著我們人體一切的生命活動,是一切思維活動的物質基礎。日常生活中我們的大腦一直都在運轉。

我們日常生活中的行為都是由大腦指令產生的。人的效應器官將感覺通過傳入神經傳到中樞神經即大腦,然後,將大腦的指令通過傳出神經傳到相應的器官。大腦還能通過分析,將分析的結果,通過神經網路傳達到相應的部位,產生相應的效果。

記憶也是在大腦中產生的,記憶是人腦對經驗過事物的識記、保持、再現或再認,它是進行思維、想象等高階心理活動的基礎。人類記憶與大腦海馬結構、大腦內部的化學成分變化有關。感覺器官接收的各類資訊會變成電訊號傳到大腦,腦細胞接受外界的電訊號生長出新的突觸,這些新的突觸經過不斷鏈結神經細胞,在大腦中形成了一條神經通路,而電訊號就順著這條神經通路到達海馬體,暫時儲存下來,形成了我們的記憶。

通過不斷重複強化記電訊號反覆傳遞至海馬體,最終轉入大腦皮層進行儲存,就形成了更為穩固的長期記憶。

不論是大腦發出行動指令,還是產生記憶,都會消耗能量,思考當然也不例外。

當我們思考的時候,大腦內神經元會相互傳遞資訊,並把大腦的指令傳遞到身體的各個部位。神經元的工作需要消耗能量——大腦毛細血管壁附近的星形膠質細胞從血液中吸收葡萄糖,並將這些葡萄糖轉換成神經元可以吸收的形式。神經元利用這些能量生產神經傳遞素,並最終形成「思想」。

消耗的能量隨思考的投入程度和時長增加。 此外,大腦為了生存,每分鐘消耗要0.1卡路里的熱量,而當你集中精力進行思考的時候,你的大腦每分鐘消耗的能量則是1.

5卡路里的熱量。因此在思考的時候,會大大增加大腦的消耗。

2樓:張峰

主要的能量消耗是大腦中百分之九十多的休眠神經元產生的,是進化中產生的背景神經元,被強烈抑制了,不發生動作電位,基本是永久沉默,至於為什麼,也不知道,

3樓:西四逸先生

思考會增加能量消耗,但增加的量多與少取決於怎麼看待這個問題。

通過血液迴圈,葡萄糖和氧氣被源源不斷的運送至大腦,並主要通過擴散作用從小動脈和毛細血管網分配至各個細胞。在各個細胞內,葡萄糖和氧氣以大致一比六的比例發生氧化反應,並把化學能暫時儲存在能量貨幣ATP中。這些ATP隨後被多個細胞生理過程所使用,比如,合成蛋白質,維持細胞膜上的電位,並且在大腦中它們還有個特殊的用途,那就是在神經元內和神經元之間傳遞資訊。

而當你使勁思考問題的時候,這部分傳遞資訊的能量消耗便會增加,這是顯而易見的。

圖1. 神經元收到刺激後不同細胞過程的反應 (Magistretti and Allaman, 2015)

說到研究大腦能耗與神經活動的關係,比較有名的乙個是Fox和Raichle的研究(感謝前幾天一位朋友在知乎提醒我這篇文章)。這個研究發表在了2023年的PNAS上,後來又在2023年的時候,在Science雜誌上總結提公升了一下。他們使用PET技術研究了接受肢體刺激(震動手指)後的區域性腦區的腦血流和新陳代謝速率變化,發現受刺激區域的腦血流增加了29%,而新陳代謝速率只增加了5%,基本沒有什麼變化(從圖2來看確實區別不大)。

這個實驗在當時引起了很大的震動,因為從資料看來,大腦新陳代謝速率似乎與神經刺激關聯不大,並且和腦血流也不具有很強的關聯(相似比例的變化)。個人認為這個5%的實驗資料是可信的,但還是對這個實驗的過程有兩點質疑。第一,當時的PET技術的解析度不高,會對實驗結果產生影響;第二,對肢體的物理刺激和思考問題時產生的刺激是否相同還是有待商榷的。

但總之,這是個非常有意義的實驗。

圖2. 受到物理刺激前(左)後(右),某個大腦截面上的氧氣消耗速率對比 (Fox and Raichle, 1986)

在這之後,又有很多課題組做過類似的實驗,比如Lin et al. (2010) 應用更高頻率的MRI,發現受到高頻視覺刺激時,新陳代謝速率可以提高10%-20%。事實上,有大量課題組發現相比物理刺激,受到視覺刺激時這個增幅要更大。

當然,也有些組的結果截然相反,也就是新陳代謝速率變化不大,也就與Fox的研究結果基本一致。

因此,可見神經活動對於大腦能量消耗是有影響的,但是影響的絕對值不大。根據之前對於大腦新陳代謝速率的計算(參見下面這個鏈結),大腦耗能為20W左右,因此這個增加值最多就4W(以20%增幅計算)。

人類的大腦功率是多少?

然而,如果我們從另乙個角度來看這個問題,或許會對大腦能量消耗的增加有不一樣的看法。大腦是個高度複雜,並且高度脆弱的器官。它只佔人體2%的質量,卻要消耗20%的能量。

並且,神經元無法合成糖原,儲備能量,因此只能依靠血液和周圍各種輔助細胞持續不斷的輸送養料。更值得我們注意的,血液中氧氣的濃度只為葡萄糖的大概1.5倍,這遠低於我們前文提到的6倍的消耗比。

有研究表明,只需要幾秒的缺血,腦細胞就會處於缺氧狀態。

因為上述原因,大腦實際上一直工作在高負荷狀態,對氧氣的提取比可以達到將近50%。簡單來說,腦動脈中的每兩個氧分子,等流過毛細血管進入靜脈的時候,一般就只剩下乙個了。因此,想在20W的基礎上再多增加4W,需要大幅度增加大腦的血液供給,而心臟和血管系統的工作壓力由此就不止增加20%了。

從另乙個角度來說,當人們中風的時候,大腦組織就算已經極度缺氧並且被造成了不可逆損傷,依然可以通過降低腦組織中的氧濃度,增加氧氣的擴散速率以維持75%的新陳代謝速率,也就是說只比平時功率減少了5W左右。如此一比較,在大腦高負荷工作時增加的4W就顯得很多了。

所以簡單總結一下,思考時能量消耗增量的絕對值不多,但相對值不小

最後,來回答一下題主的最後乙個問題,補充哪些能量有助於思考。根據前面缺氧不缺糖的論據,我做個非常沒有醫學根據的回答。既然不缺糖,那麼維持血糖在正常水平就好了,多吃多少有營養的食品在短期來看也無益。

既然缺氧,那一定要保持居室通風,大腦疲勞的時候做一些深呼吸放鬆,千萬不要讓大腦缺氧啊!

Fox, P. T., & Raichle, M.

E. (1986). Focal physiological uncoupling of cerebral blood flow and oxidative metabolism during somatosensory stimulation in human subjects.

Proceedings of the National Academy of Sciences, 83(4), 1140–1144.

Leithner, C., & Royl, G. (2014).

The oxygen paradox of neurovascular coupling. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism, 34(1), 19–29.

Lin, A. L., Fox, P.

T., Hardies, J., Duong, T.

Q., & Gao, J. H.

(2010). Nonlinear coupling between cerebral blood flow, oxygen consumption, and ATP production in human visual cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(18), 8446–8451.

Magistretti, P. J., & Allaman, I.

(2015). A Cellular Perspective on Brain Energy Metabolism and Functional Imaging. Neuron, 86(4), 883–901.

4樓:耶律齊

不要試圖以這樣的想法來解釋思考的無用性,有人的思考來自使命感,有些則來自焦慮感,不小心,前者要目空一切,後者要自暴自棄,一切的自發思考都將加重思維的負擔,並且不能消除你想要消除的無意義感和自我否定,不要害怕你自以為糟糕的一切,即使發生了,就難受一回,還是做該做的,實際的一切大過任何虛無的思考。

寫給自己。

5樓:

感覺大腦累主要還是大腦活動太久,產生了太多代謝廢物。去年最新發現的顱內淋巴管和前年發現的睡覺時大腦會用腦脊髓液給大腦「洗澡」,說明休息對大腦清除大腦代謝廢物有很大作用。

6樓:玖仟歲

大腦思考消耗的不是普通能量,而是攝取這些能量中的精華,不是簡單的補充飲食就可以滿足的,還有充足的睡眠和放鬆,一定時間的恢復期和緩衝期……

不要太過依賴國外的科研成果,他們那些都是靠時間來不斷的推翻來完善的,例子太多了,保持客觀對待就好!

至於長期做科研的人來講,禿頂,早衰,猝死,疾病等等……更應該值得大家在平時的工作中把握好尺度,不能太過分了!

畢竟培養一位合格的科研工作者成本不低!

7樓:Shirley

人思考是會消耗能量的當我們苦於思索某個難題的時候,即使沒進行什麼體力活動,也會感到疲勞。難道坐著不動苦思冥想也會消耗體力?答案是肯定的。

人腦其實是一台24小時工作的機器,當乙個人思考的時候,大腦內的數百萬個神經元會相互傳遞資訊,並把大腦的指令傳遞到身體的各個部位。這些神經元工作的時候當然需要「燃料」。據測算,它們每天消耗掉肝臟儲存血糖的75%,而耗氧量佔全身耗氧量的20%。

況且神經元消耗能量有它獨特的方式,首先大腦毛細血管壁附近的星形膠質細胞從血液中吸收能量豐富的葡萄糖,並將這些葡萄糖轉換成神經元可以吸收的形式。神經元利用這些能量生產神經傳遞素,並最終形成「思想」。大腦思考得越多,其神經元需要的葡萄糖就越多。

此外,大腦為了生存,每分鐘也需要0.1卡路里的熱量,而當你集中精力進行思考的時候,你的大腦每分鐘消耗的能量則是1.5卡路里。

相比之下,人在行走的時候每分鐘大約消耗4卡路里熱量。 在這裡不是能量守恆定律而是能量定向釋放。

實際上對於腦而言,被「思考」所消耗的能量所佔的比例並不多,更多的能量被消耗在維持腦部血液迴圈,養分代謝和大腦環境溫度上面了。

大腦為什麼會思考大腦本身?

安呢曖 大腦給我了們思考的能力,然後我們思考的其中乙個問題就是 我們為什麼能思考 然後我們就去研究大腦,在研究的過程中,大腦已經成為了乙個被研究的物件,跟它 創造了思維 這個事實是沒有關係的。 王勇 你問的問題太難了。動物也有思維。植物就沒有了,植物只有應激。微生物也有趨向。再到普通的分子,就是簡單...

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