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思考之后觉得好累,是不是消耗了很多能量?

知乎日报 kuaile 67次浏览 56个评论 扫描二维码

结论:思考时脑部耗能作为整体不会有显著增加,各脑区耗能分配会有幅度微小 (根据血氧信号判断,<5%*) 的变化。

大脑的能量来源是血糖。补充血糖对执行任务的作用未有共识(取决于任务设计有不同效果),但吃糖并非总能增强脑力任务表现

很多人通过“考试等脑力活动后感觉累”来论证思考耗能量,这一论证有两个问题:

  1. 感觉累不总等价于能量消耗多。作为反例,很多人晨练(耗能)后反而神清气爽(感觉不累)。
  2. 集中精神时,特别是在应激条件下(即有压力时,例如考试)身体代谢速率加快,增加耗能。即使大脑耗能不变,身体代谢增加的耗能也可以使人感到疲倦 / 饥饿。

另一常见观点是一个三段论:

  1. 神经元放电活动比静息态消耗更多能量(尽管没有多很多);
  2. 思考想必有更多的放电活动;
  3. 因此,思考时消耗更多能量

问题就出现在这个想必上:并没有理由认为思考时比其他情况下神经活动的绝对数量更多(静息时仍有大量神经元活动,构成 @中科院之声 提到的默认模式网络)。事实上,一定有某些区域在思考时活动程度降低了。例如,聚精会神思考抽象问题时,处理感官信息的区域活动程度会降低(与注意力机制有关:注意力集中的局部感官刺激对应更高的局部神经活动)。如果说在你做一道数学题时前额叶皮层的活动会增加,那么在看电影时视觉皮层的活动增加只会更多。然而, 看电影并不令人感到疲倦,除非是超级烂片。

我很喜欢的一个比喻是大脑是一座城市,我们往往在试图通过卫星图片来研究城市内部的运行。耗能就像每周五的车流量一样,每周基本上都是个定量。假如这周举办运动会,车流量会不会增加呢?体育场附近的流量肯定会增加;但其他区域(比如电影院)的减少了 **。

直觉上这个问题挺有意思的,在科学上不是很重要,因此定量的研究很少。即使在不同任务状态下整体耗能有所浮动(比如打游戏的脑部耗能比看电影的要多一些),这一浮动也是很小的。通常测试得到的局部血氧浓度变化不超过 5% [1]。

最后,问题补充中问到的

具体消耗哪些能量,补充这些能量是否有利于思考?

大脑的能量来源正常状态下是血糖。补充糖分对执行脑力任务的效果取决于任务设计,并不总有提升[2]。

重复要点:大脑基础耗能很高,在不同任务状态下耗能变化幅度很小

* 血氧浓度反应局部血管舒张的程度,是局部供氧变化幅度的间接指标。

** 注意,这是一个定性的比喻,运动会和车流量的实际关系与思考和耗能的实际关系之间没有任何关系。

参考了:

[1] Fox, Michael D., and Marcus E. Raichle. “Spontaneous fluctuations in brain activity observed with functional magnetic resonance imaging.” Nature Reviews Neuroscience 8.9 (2007): 700-711.

[2] Scholey, Andrew B., Susan Harper, and David O. Kennedy. “Cognitive demand and blood glucose.” Physiology & behavior 73.4 (2001): 585-592.

扩展阅读:

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