Сколько энергии использует мозг?

Точные проценты трудно установить, но у нас есть довольно хорошие оценки того, куда идет эта энергия, хотя она варьируется в зависимости от области мозга. В коре головного мозга мышей около четверти энергии мозга идет на поддержание самих нейронов и глиальных клеток — процессов, через которые проходят все клетки, чтобы остаться в живых.

Остальные 75 процентов используются для передачи сигналов-передачи и обработки электрических сигналов по цепям мозга. Эти цифры, кажется, очень похожи на людей.

Основная часть этой энергии потребляется в синапсах-крошечных промежутках между клетками мозга, где сигналы передаются и принимаются. Там, клетки устойчиво нагнетают ионы в зазор между клетками-обменивая калий и натрий для создания электрических зарядов. Это насосное действие является фундаментальным для работы мозговых цепей, но они очень энергоемки.

Требуют ли определенные части или области мозга больше энергии, чем другие?

Между двумя основными типами тканей в мозге-серое вещество и белое вещество — серое вещество требует гораздо больше энергии, чем белое вещество. Белое вещество, состоящее из пучков аксонов, содержит большое количество миелина, жирового вещества, которое обволакивает аксоны, чтобы изолировать их и предотвратить утечку электричества. Из-за этой изоляции белое вещество потребляет примерно на 20-25% больше энергии, чем серое вещество, которое состоит из дендритов, клеточных тел и участков синапсов.

Популярный миф

Существует миф, что вы используете только 10 процентов своего мозга, а волшебная таблетка может разблокировать оставшиеся 90 процентов. Большая часть ваших нейронов относительно молчаливы в течение длительного периода времени, ожидая, чтобы начать действовать при активации. Но они делают это, чтобы оставаться энергоэффективными. Если вы каким-то образом утроите количество нейронов, активированных за один раз, потребность мозга в кислороде резко возрастет, возможно, используя столько же, сколько ваши мышцы ног во время спринта.

Повлияли ли энергетические потребности мозга на эволюцию человека?

У мозга нет запаса энергии, чтобы хранить ее, когда она ему нужна. В отличие от мышц, которые могут накапливать избыток углеводов, мозг нуждается в постоянном снабжении кислородом и энергией для того, чтобы нормально работать.

Если кровоснабжение мозга прекращается или нарушается — например, во время инсульта или травмы головы — нейроны начинают быстро отключаться. Это может показаться недостатком, но он является неотъемлемой частью работы мозга. Если бы мозг содержал клетки, которые хранят резервную энергию, эти клетки занимали бы пространство между нейронами.

Это увеличило бы длину электрических сигналов, и для этого им потребовалось бы больше энергии. У ранних организмов, возможно, были нервные системы, которые включали такие виды отказоустойчивости, но на протяжении миллионов лет эволюции мы пожертвовали этой резервной силой для эффективности.

Это делает нас восприимчивыми к травмам, но также позволяет нам воспользоваться сложной схемой мозга.