大脑思考时要消耗多少卡路里?多多思考能减肥?

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-11-13

大脑是体内最消耗能量的“昂贵”器官,然而它只占身体体重的2%。

大脑思考时要消耗多少卡路里?

通过测试来让你的大脑消耗卡路里——但会消耗多少呢?

图:© Shutterstock

1984年,世界国际象棋锦标赛突然取消,原因是俄罗斯精英选手Anatoly Karpov的身材令人忧虑地消瘦。在比赛的五个月和几十场比赛中,Karpov已经减掉了22磅(10公斤),比赛的组织者非常担心他的健康。

Karpov并不是唯一一个体验到比赛极端“物理伤害”的人。据ESPN报道,虽然自那以后,没有一位国际象棋选手经历过如此严重的减肥经历,但据报道,精英棋手一天可以消耗大约6000卡路里的热量——这些热量不包括离开座位。

大脑是能量的大规模接受者吗?这是否意味着,更努力的思考是减肥的一条简单途径?要深入探讨这个问题,我们首先需要了解一个正常的、不痴迷于国际象棋的大脑会消耗多少能量。

当身体处于休息状态时——除了呼吸、消化和保持体温等基本活动之外,不从事任何活动——我们知道大脑消耗了身体总能量的20%到25%,主要是葡萄糖。

这意味着,对于普通女性或男人来说,大脑每天消耗的热量分别为350或450卡路里。在童年时期,大脑甚至更加贪婪。杜克大学进化人类学副教授Doug Boyer说道:“在5至6岁的孩子中,大脑能利用60%以上的能量。”Boyer研究与灵长类动物起源有关的解剖学和生理变化。

这种耗糖的习惯实际上使大脑成为体内最消耗能量的“昂贵”器官,然而它只占身体体重的2%。

饥饿的大脑

人类在这方面并非独一无二。Boyer与杜克大学进化人类学研究生Arianna Harrington一起,研究了哺乳动物大脑的能量消耗,他们进行了一项研究,表明非常小的哺乳动物,如小型树鼩和小型侏儒黑猩猩,它们大脑消耗的身体能量和人类一样多。

Boyer认为其中的原因是,尽管大脑很轻,但人类的大脑——以及小型树鼩和小型侏儒黑猩猩这种同样渴望葡萄糖的大脑——相对于身体的其它部分而言,是很大的。Boyer表示:“如果你有一个相对于你的体型来说更大的大脑,那么它在新陈代谢上很可能会更‘昂贵’。”

这个器官所消耗掉的能量,大部分都被用于大脑中的神经元通过突触传递的化学信号完成交流。Harrington表示:“很多能量都用于激活突触。这涉及到大量离子的跨膜传输,这被认为是大脑中最‘昂贵’的过程之一。”

此外,大脑从来没有真正地休息,她解释道,当我们睡觉时,它仍然需要燃料来持续发射细胞之间的信号来维持我们身体的功能。更重要的是,为大脑服务的是一群细胞,它们会向神经元输送营养。这些细胞也需要分享身体内的葡萄糖,才能生存和继续进行它们的工作。用于建立大脑的巨大资源也有助于解释为什么在我们5或6岁的高强度发育时期,我们的大脑消耗的热量几乎相当于我们成人大脑所需热量的3倍。

锻炼大脑?

既然大脑是这么大的能量消耗者,这是否意味着这个器官工作越多,它就越能消耗能量——我们燃烧的卡路里也越多?

从技术层面讲,对于认知上困难的任务来讲,答案是肯定的。而对于“困难”任务的界定则因人而异。但一般来说,依据加拿大渥太华大学心理学和神经科学教授Claude Messier的看法,它可以被描述为“大脑不能轻易使用以前学到方法或不断改变任务的条件来轻易地完成任务”。他主要研究了认知、糖尿病和大脑代谢。除此之外,这些活动可能包括学习演奏乐器,或在激烈的国际象棋比赛中谋求一场新的胜利。

“当你学习新东西时,随着大脑的区域被训练所激活,大脑会逐渐适应这些区域新增加的能量转移,”Messier说。随着时间的推移,随着我们越来越熟练地执行特定任务,大脑则不再需要那么努力地去完成它,所以做这个任务最终需要的能量会越来越少,Messier解释道。

然而,在学习完成一项脑力活动的早期阶段,我们可以以增加能量储备为理由,多吃一些含糖的零食吗?

如果你只是觉得需要一个借口来偷吃零食,那么是的。但是,如果你相信你的深刻思考会消耗掉那些含糖的零食,那么不幸的是,不可能。

因为在大脑整体能量消耗巨大的背景下,它要负责许多任务,仅仅是努力思考所消耗的能量实际上是比较少的。Messier解释道:“大部分正在发生的事情,也就是大脑消耗的能量是模糊不清的,这就是我们所说的‘引擎盖下’掩盖了的事情。我们不知道大脑的大多数活动。而且,许多这样的活动与有意识的活动无关,比如学习如何唱歌或弹吉他”

换句话说,学习新任务或做一些困难的事情实际上并不是大脑工作中最耗能的部分。事实上,“当我们学习新事物或学习如何进行一项新的活动时,与大脑其它部分的能量消耗相比,这种‘新’活动消耗的能量相当小,”Messier补充道。

正如Harrington所说:“大脑能够将血液和能量分流到当时活跃的特定区域。但是,大脑中的总体能量供应被认为是恒定的。因此,虽然当我们执行困难的认知任务时,大脑的局部区域的能量使用可能会出现显著的峰值,但当涉及到整个大脑的能量预算时,这些活动并没有显著改变它。”

采取行动

但是,如果这是真的,我们如何解释为什么Karpov日渐消瘦到无法参加他的国际象棋比赛呢?普遍的共识是,它主要归结为压力和食物摄入过少,而不是精神疲惫。

精英棋手承受着巨大的压力,压力大,导致心率升高,呼吸加快,出汗。综合起来,这些效应会随着时间的推移而燃烧卡路里。此外,精英玩家有时必须每次坐多达8小时,这可能会扰乱他们正常的饮食习惯。能量损失也是舞台表演者和音乐家可能经历的事情,因为他们经常处于高度压力之下,从而打乱了饮食计划。

Messier解释道:“长时间保持身体兴奋是非常需要精力的。如果你不能尽可能地多吃,那么你可能会瘦的。”

因此,结论是:独自思考不会帮我们减肥。但当你下次发现自己缺乏灵感时,多吃一块巧克力可能也无妨。


蝌蚪五线谱编译自livescience,译者 李彤馨,转载须授权

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