Az intenzív szellemi tevékenység több kalóriát fogyaszt-e?
Bár egy átlagos felnőtt felnőtt ember agya körülbelül 1,4 kilogrammot tesz ki, vagyis a teljes testtömegnek csak a 2% -át teszi ki, ehhez a pihenő alapanyagcserénk 20% -a szükséges - a testünk teljes energiamennyisége e lusta napok egyikében fizikai aktivitás nélkül . A nyugalmi alapanyagcsere aránya személyenként változó, életkoruktól, nemétől, méretétől és egészségi állapotától függően [1]. Ha feltételezzük, hogy az alapanyagcsere átlagos értéke 1300 kalória, akkor az agy ebből a kalóriából 260-at fogyaszt, csak azért, hogy a dolgok normálisan működjenek. Ez óránként 10,8 kalória, vagy percenként 0,18 kalória. Egy kis matematika segítségével ezt a számot könnyű átalakítani teljesítmény mértékévé:
Nyugalmi alapanyagcsere: 1300 kilokalória, vagy kcal, a táplálkozásban használt alapérték,
1300 kcal 24 óra alatt = 54,16 kcal/óra = 15,04 gramm kalória másodpercenként,
15,04 gramm kalória/másodperc = 62,93 joule/másodperc = körülbelül 63 watt,
A 63 watt 20% -a = 12,6 watt.
Tehát egy tipikus emberi felnőtt körülbelül 12 wattot fogyaszt, ami egy tipikus 60 wattos izzó teljesítményének ötöde. A legtöbb szervhez képest az agy kapzsi; de az ember által gyártott elektronikához képest hihetetlenül hatékony. Például az IBM Watson számítógéppel kapcsolatban, amely legyőzte a Jeopardy !, 90 szerverével, mindegyik körülbelül ezer wattot pumpál !
Az energia ereken keresztül glükóz formájában jut az agyba, amelyet az agy gátján keresztül szállítanak, és adenozin-trifoszfát (ATP) előállítására használják, amely a sejtekben a kémiai energia elsődleges "pénzneme". Állatokon és embereken végzett kísérletek megerősítették, hogy amikor az agy egy adott régiójában neuronok aktiválódnak, a helyi kapillárisok kitágulnak, hogy a szokásosnál több vért, valamint több oxigént és glükózt szállítsanak [2] Ez a mechanikus reakció lehetővé teszi a mágneses képek működését, a funkcionális mágneses rezonanciát képalkotás (fMRI) az aktív idegsejtekhez áramló vér ezen egyedülálló mágneses tulajdonságaira támaszkodik. A kutatások azt is megerősítették, hogy ha a kitágult erek extra glükózt szállítanak, az agysejtek lakomáznak rajta [3].
Ezen eredmények logikájának kibővítésével egyes tudósok a következőket javasolták: ha a működő idegsejtek több glükózt igényelnek, akkor az intellektuális feladatok különösen stimulálásának csökkentenie kell a vércukorszintet, és hasonlóképpen ételeket kell fogyasztania.
Bár kevés tanulmány igazolta ezeket az előrejelzéseket, a bizonyítékok általában ellentmondásosak, és a glükózszint legtöbb változása apró és nagyon kicsi. A Northumbria Egyetem egyik tanulmányában például a verbális és nonverbális feladatok sorozatát végző önkéntesek nagyobb vércukorszint-csökkenést mutattak, mint azok, akik egyszerűen többször megnyomtak egy gombot.
Ugyanebben a tanulmányban [4] egy cukros ital javította az egyik feladat teljesítményét, a többinél azonban nem. A liverpooli John Moores Egyetemen az önkéntesek a Stroop feladat [5] két változatát hajtották végre, amelyekben arra kérték őket, hogy azonosítsák a tinta színét, amelybe egy szót nyomtattak, ahelyett, hogy elolvasták volna magát a szót (lásd egy példát a az itt található oldal): az egyik változatban a szavak és a színek egyeztek - a KÉK kék tintával, a másik változatban a KÉK zöld vagy piros színnel jelent meg. Az intellektuálisan stimuláló feladatot ellátó önkéntesek nagyobb vércukorcsökkenést mutattak, amelyet a kutatók a fokozott mentális megterhelés közvetlen okaként értelmeztek. A helyzet bonyolítása fontos, egyes tanulmányok azt találták, hogy amikor az emberek nem túl jók az adott feladathoz, akkor nagyobb mentális megterhelést és több glükózfelhasználást igényelnek, míg legalább egy tanulmány mást javasol [6], vagyis minél ügyesebb vagy feladatnál vannak, annál hatékonyabb az agyad és annál kevesebb glükózra van szükséged.
A glükózvizsgálatok nem kielégítő és ellentmondásos eredményei rávilágítanak arra a tényre, hogy az agy energiafogyasztása nem csupán nagyobb szellemi megterhelés kérdése, amely a rendelkezésre álló energia nagyobb részét az agyba pumpálja. Claude Messier, az Ottawai Egyetem munkatársa áttekintette ezeket a tanulmányokat [7]. Még mindig nincs meggyőződve arról, hogy bármely kognitív feladat mérhetően megváltoztatja az agy vagy a vér glükózszintjét. "Elméletileg igen, egy bonyolultabb feladat több energiát igényel, mert több az idegi tevékenység" - mondja. "De amikor az emberek mentális feladatot végeznek, akkor nem fogják látni az energia nagy növekedését. A glükóz fogyasztása magas az általános ráta százaléka.
Az alapvonal mindig sok energia, még álomtalan alvás alatt is, nagyon kevés aktivitással, még mindig magas a minimális glükózfogyasztás. A legtöbb szerv nem igényel annyi energiát az alapvető karbantartáshoz. De az agynak aktívan fenntartania kell a töltött részecskék megfelelő koncentrációját a neuronok milliárdjain keresztül, még akkor is, ha ezek a sejtek nem aktívak. E drága és folyamatos karbantartás miatt az agy általában rendelkezik egy kis extra munkához szükséges energiával.
Más tudományos cikkek szerzői is hasonló következtetésekre jutottak. Robert Kurzban, a Pennsylvaniai Egyetem tanulmányait idézi, amelyek azt mutatják, hogy a mérsékelt testmozgás javítja az ember koncentrálóképességét [8]. Egy tanulmányban [9] például azok a gyerekek, akik 20 percet sétáltak egy futópadon, jobban teljesítettek egy vizsga teszten, mint azok a gyerekek, akik csendesen olvastak a vizsga előtt. Ha az intellektuális erőfeszítés és erőnlét csak a rendelkezésre álló glükóz kérdése volt, akkor a gyerekeknek, akik sportolnak, és ezért több energiát égetnek, kevésbé kellett volna sikert elérniük, mint csendes társaiknak.