생각하고 뇌를 사용하는 데 얼마나 많은 에너지를 소비합니까?
우리의 뇌는 더 어려운 작업을 수행할 때 더 많은 산소를 사용합니다.
엔지니어링/Pexels입니다.

긴 하루의 일이나 공부를 마치고 나면 두뇌가 에너지가 고갈된 것처럼 느낄 수 있습니다. 그러나 우리의 뇌는 TV 시청과 같은 다른 활동을 할 때보다 정신 운동을 할 때 더 많은 에너지를 소모합니까?

이 질문에 답하려면 뇌의 기관실인 신경 세포를 살펴봐야 합니다. 우리 뇌 세포의 주요 에너지 통화는 우리 몸이 설탕과 산소로 만드는 아데노신 삼인산(또는 ATP)이라는 분자입니다.

뇌 에너지 소비를 추적하는 것은 설탕과 산소를 ​​모두 사용하여 수행할 수 있지만 산소가 더 접근하기 쉬운 옵션입니다.

산소 소비 추적, 뇌 를 차지하고 체중의 20%에 불과함에도 불구하고 신체 에너지 소비의 약 2%를 차지합니다.


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이는 평균 성인의 경우 하루에 약 0.3킬로와트시(kWh)로, 100배 이상입니다. 일반적인 스마트폰은 일일. 그리고 하루에 260칼로리 또는 1,088킬로줄(kJ)에 해당합니다(평균 성인의 총 에너지 섭취량은 하루에 약 8,700kJ입니다).

우리는 어떻게 알 수 있습니까?

2012년 영국의 신경과학자 David Attwell과 동료들은 측정된 산소 소비량 쥐의 뇌 조각에.

그들은 에너지 필요량의 25%가 세포벽 유지와 같은 가사 활동에 사용되는 반면 대량 75%는 신경 신호 계산 및 전송과 같은 정보 처리에 사용된다고 결정했습니다.

이런 식으로 인간의 뇌 에너지 소비를 측정할 수는 없지만 뇌 활동이 증가하면 더 많은 산소가 필요하므로 산소를 추적할 수 있습니다.

우리 몸의 산소 소비량 변화를 측정하는 한 가지 접근법은 CO를 측정하는 것입니다. 카프노그래피 장치(공기가 튜브로 들어가는 곳)를 통해 레벨을 조정합니다. 이를 위해서는 참가자가 마스크를 착용해야 하지만 그렇지 않은 경우에는 비 침습적.

실제로 연구에 따르면 증가된 정신 부하(예: 암산, 추론 또는 멀티태스킹 수행)가 산소 소비 증가와 관련이 있음을 보여줍니다. CO? 풀어 주다).

그러나 증가된 산소 소비량은 전신이 감정적이고 스트레스가 많은 상황에 반응하고 뇌 활동의 실제 변화를 반영하지 않기 때문일 수도 있습니다.

뇌에서만 산소 사용을 측정할 수 있습니까?

복잡합니다. 뇌 활동이 증가하면 산소가 풍부한 혈액 공급이 증가합니다. 산소가 풍부한 혈액의 추가 공급은 지역에 따라 다르며 (문자 그대로) 활성 뉴런에 마이크로미터 정밀도로 전달될 수 있습니다.

혈액과 그 산소는 자기장, 우리는 방사선이 없는 도구인 MRI(자기 공명 영상)를 사용하여 간접적이긴 하지만 뇌 활동의 척도를 얻을 수 있습니다.

그러나 불행하게도 우리는 MRI를 사용하여 뇌가 다양한 정신 활동에 얼마나 많은 에너지를 사용하는지 알 수 없습니다. MRI 연구는 절대값이 아닌 뇌 활동과 에너지 소비의 상대적인 차이만 식별할 수 있습니다.

그러나 이것은 우리의 두뇌가 항상 켜져 있고 따라서 항상 에너지가 필요하다는 점을 고려할 때 이치에 맞습니다. 순간적으로 우리는 무심코 게으른 마음 상태를 생각할 수 있지만 여전히 방대한 양의 정보를 처리합니다.

첫째, 항상 존재하는 감각 입력이 있습니다. 우리는 일반적으로 하루를 다크 플로팅 탱크.

둘째, 겉보기에는 할 일이 없어 보이는 상태에서도 우리의 정신 활동은 과거 사건을 회상하고 미래를 계획하는 데서 튀어나올 것입니다.

마지막으로, 우리의 감정이 있는데, 이는 미묘한 경우(예: 평온함 또는 불확실성의 감정)에도 뇌 활동의 산물이므로 지속적인 에너지 비용이 수반됩니다.

그렇다면 뇌 활동은 얼마나 증가할까요?

주의를 기울이는 것과 같은 간단한 것을 봅시다. MRI 연구는 수동적으로 관찰하는 것과 비교하여 움직이는 물체를 주의 깊게 모니터링하는 것으로 나타났습니다. 1 %의 주위에.

특히 시각 피질(우리가 보는 것을 이해하는)을 수용하는 후두엽이 약 18 % 우리 뇌 질량의.

그러나 흥미롭게도 시각 정보를 처리하면 활동 감소 청각 영역에서 이는 우리가 환경에서 소리를 처리하는 데 더 적은 에너지를 소비한다는 것을 의미합니다. 이는 반대 방향으로도 작동합니다. 청각 정보에 주의를 기울이면 시각적 처리 활동이 줄어듭니다.

전체 뇌 수준에서 시각적 자극에 대한 주의 비용은 아마도 청각 처리의 절약으로 이미 상쇄되었을 것입니다.

생각하고 뇌를 사용하는 데 얼마나 많은 에너지를 소비합니까?
우리의 두뇌는 우리가 다른 것에 집중할 때 절충안을 만듭니다.
Shutterstock

따라서 간단히 말해서 연구에 따르면 정신 활동은 실제로 에너지 소비 증가와 관련이 있습니다. 그러나 증가는 미미하고 지역에 따라 다르며 종종 다른 영역의 에너지 감소로 상쇄됩니다.

그렇다면 왜 우리는 너무 많은 정신 활동 후에 피곤함을 느낄까요?

정신적 스트레스가 원인일 가능성이 높습니다. 복잡한 정신 작업은 일반적으로 감정적으로 도전적이며 활성화 증가 우리의 교감 신경계에 영향을 미쳐 궁극적으로 정신적, 육체적 피로를 유발합니다.

좋은 소식은 너무 많은 정신 활동이 뇌 에너지를 고갈시킬까 봐 걱정할 필요가 없다는 것입니다. 그러나 정신적 과부하, 스트레스 및 피로를 피하기 위해 자신의 속도를 조절하는 것은 여전히 ​​좋은 생각입니다.대화

저자에 관하여

올리버 바우만, 심리학과 조교수, 본드 대학교

이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.

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