科普|普通人大腦每天消耗四百卡路里熱量,多思考能減肥嗎?

北京新浪網 12-09 11:05
原標題:科普|普通人大腦每天消耗四百卡路里熱量,多思考能減肥嗎?

1984年,世界國際象棋錦標賽突然取消,原因是俄羅斯精英選手Anatoly Karpov的身材令人憂慮地消瘦。在比賽的五個月和幾十場比賽中,Karpov已經減掉了22磅(10公斤),比賽的組織者非常擔心他的健康。

Karpov並不是唯一一個體驗到比賽極端「物理傷害」的人。據ESPN報導,雖然自那以後,沒有一位國際象棋選手經歷過如此嚴重的減肥經歷,但據報導,精英棋手一天可以消耗大約6000卡路里的熱量——這些熱量不包括離開座位。

大腦是能量的大規模接受者嗎?這是否意味著,更努力的思考是減肥的一條簡單途徑?要深入探討這個問題,我們首先需要了解一個正常的、不痴迷於國際象棋的大腦會消耗多少能量。

當身體處於休息狀態時——除了呼吸、消化和保持體溫等基本活動之外,不從事任何活動——我們知道大腦消耗了身體總能量的20%到25%,主要是葡萄糖。

這意味著,對於普通女性或男人來說,大腦每天消耗的熱量分別為350或450卡路里。在童年時期,大腦甚至更加貪婪。杜克大學進化人類學副教授Doug Boyer說道:「在5至6歲的孩子中,大腦能利用60%以上的能量。」Boyer研究與靈長類動物起源有關的解剖學和生理變化。

這種耗糖的習慣實際上使大腦成為體內最消耗能量的「昂貴」器官,然而它只佔身體體重的2%。

飢餓的大腦

人類在這方面並非獨一無二。Boyer與杜克大學進化人類學研究生Arianna Harrington一起,研究了哺乳動物大腦的能量消耗,他們進行了一項研究,表明非常小的哺乳動物,如小型樹鼩和小型侏儒黑猩猩,它們大腦消耗的身體能量和人類一樣多。

Boyer認為其中的原因是,儘管大腦很輕,但人類的大腦——以及小型樹鼩和小型侏儒黑猩猩這種同樣渴望葡萄糖的大腦——相對於身體的其它部分而言,是很大的。Boyer表示:「如果你有一個相對於你的體型來說更大的大腦,那麼它在新陳代謝上很可能會更『昂貴』。」

這個器官所消耗掉的能量,大部分都被用於大腦中的神經元通過突觸傳遞的化學信號完成交流。Harrington表示:「很多能量都用於激活突觸。這涉及到大量離子的跨膜傳輸,這被認為是大腦中最『昂貴』的過程之一。」

此外,大腦從來沒有真正地休息,她解釋道,當我們睡覺時,它仍然需要燃料來持續發射細胞之間的信號來維持我們身體的功能。更重要的是,為大腦服務的是一群細胞,它們會向神經元輸送營養。這些細胞也需要分享身體內的葡萄糖,才能生存和繼續進行它們的工作。用於建立大腦的巨大資源也有助於解釋為什麼在我們5或6歲的高強度發育時期,我們的大腦消耗的熱量幾乎相當於我們成人大腦所需熱量的3倍。

鍛煉大腦?

既然大腦是這麼大的能量消耗者,這是否意味著這個器官工作越多,它就越能消耗能量——我們燃燒的卡路里也越多?

從技術層面講,對於認知上困難的任務來講,答案是肯定的。而對於「困難」任務的界定則因人而異。但一般來說,依據加拿大渥太華大學心理學和神經科學教授Claude Messier的看法,它可以被描述為「大腦不能輕易使用以前學到方法或不斷改變任務的條件來輕易地完成任務」。他主要研究了認知、糖尿病和大腦代謝。除此之外,這些活動可能包括學習演奏樂器,或在激烈的國際象棋比賽中謀求一場新的勝利。

「當你學習新東西時,隨著大腦的區域被訓練所激活,大腦會逐漸適應這些區域新增加的能量轉移,」Messier說。隨著時間的推移,隨著我們越來越熟練地執行特定任務,大腦則不再需要那麼努力地去完成它,所以做這個任務最終需要的能量會越來越少,Messier解釋道。

然而,在學習完成一項腦力活動的早期階段,我們可以以增加能量儲備為理由,多吃一些含糖的零食嗎?

如果你只是覺得需要一個藉口來偷吃零食,那麼是的。但是,如果你相信你的深刻思考會消耗掉那些含糖的零食,那麼不幸的是,不可能。

因為在大腦整體能量消耗巨大的背景下,它要負責許多任務,僅僅是努力思考所消耗的能量實際上是比較少的。Messier解釋道:「大部分正在發生的事情,也就是大腦消耗的能量是模糊不清的,這就是我們所說的『引擎蓋下』掩蓋了的事情。我們不知道大腦的大多數活動。而且,許多這樣的活動與有意識的活動無關,比如學習如何唱歌或彈吉他」

換句話說,學習新任務或做一些困難的事情實際上並不是大腦工作中最耗能的部分。事實上,「當我們學習新事物或學習如何進行一項新的活動時,與大腦其它部分的能量消耗相比,這種『新』活動消耗的能量相當小,」Messier補充道。

正如Harrington所說:「大腦能夠將血液和能量分流到當時活躍的特定區域。但是,大腦中的總體能量供應被認為是恆定的。因此,雖然當我們執行困難的認知任務時,大腦的局部區域的能量使用可能會出現顯著的峰值,但當涉及到整個大腦的能量預算時,這些活動並沒有顯著改變它。」

採取行動

但是,如果這是真的,我們如何解釋為什麼Karpov日漸消瘦到無法參加他的國際象棋比賽呢?普遍的共識是,它主要歸結為壓力和食物攝入過少,而不是精神疲憊。

精英棋手承受著巨大的壓力,壓力大,導致心率升高,呼吸加快,出汗。綜合起來,這些效應會隨著時間的推移而燃燒卡路里。此外,精英玩家有時必須每次坐多達8小時,這可能會擾亂他們正常的飲食習慣。能量損失也是舞台表演者和音樂家可能經歷的事情,因為他們經常處於高度壓力之下,從而打亂了飲食計劃。

Messier解釋道:「長時間保持身體興奮是非常需要精力的。如果你不能儘可能地多吃,那麼你可能會瘦的。」

因此,結論是:獨自思考不會幫我們減肥。但當你下次發現自己缺乏靈感時,多吃一塊巧克力可能也無妨。

蝌蚪五線譜編譯自livescience,譯者 李彤馨,轉載須授權

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