大腦在特定活動期間會消耗更多能量嗎?

渥太華大學心理學教授克勞德·梅西耶和他的實驗室的博士候選人亞歷山德里亞·貝蘭德-米勒回應說: 

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簡短的回答是肯定的:當參與特定任務時,某些大腦區域確實會消耗更多能量。然而,涉及的具體區域和每個區域消耗的能量量取決於個人的經驗以及每個大腦的個體特性。

在我們深入探討答案之前,重要的是要了解我們如何測量大腦的能量消耗。想象一下研究人員用來顯示神經活動的彩色大腦影像。顏色通常代表大腦各個區域在執行任務期間使用的氧氣或葡萄糖量。我們的大腦始終在某種程度上處於活躍狀態——即使我們沒有參與任務——但完成需要集中注意力的任務(例如移動、觀看或思考)需要更多能量。一個簡單的例子是,當我們的眼睛睜開時,我們的初級視覺皮層在腦部掃描中會更亮——消耗更多能量——而不是當我們閉上眼睛時。同樣,如果我們移動雙手,我們的初級運動皮層會消耗更多能量,而不是當我們保持靜止時。

假設您正在學習一項新技能——如何玩雜耍或說西班牙語。神經科學家做出了一個有趣的觀察,即當我們做一些完全新穎的事情時,廣泛的大腦區域會變得活躍。然而,隨著我們越來越熟練這項任務,我們的大腦變得更加專注:我們只需要必要的大腦區域,並且執行該任務所需的能量越來越少。一旦我們掌握了一項技能——我們變得精通西班牙語——只有直接相關的大腦區域保持活躍。因此,學習一項新技能比一項熟練的活動需要更多腦力。


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但即使在這裡,個人之間也沒有硬性規定,因為每個人都有各種優勢,並且每個大腦的佈線方式都不同。換句話說,對於每個人來說,沒有哪項單一活動會需要相同的能量。一個人可能天生擅長唱歌,而另一個人可能無論練習多少都難以保持音調。例如,如果一個人是音盲,他或她可能總是比天生優秀的初學者歌手消耗更多能量。

總的來說,儘管如此,在個人層面上,隨著我們獲得掌握,我們的大腦會適應並變得更有效率。我們在神經元之間建立新的連線,以跟上對我們神經資源的更大需求。隨著我們在特定領域技能水平的提高,我們的大腦不可避免地需要更少的能量來執行該任務。

問題由布宜諾斯艾利斯的卡洛斯·奧古斯托·馬納科達提交

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SA Mind Vol 28 Issue 3本文最初以“大腦在特定活動期間會消耗更多能量嗎?”為標題發表於 SA Mind 第 28 卷第 3 期 (), p. 74
doi:10.1038/scientificamericanmind0517-74a
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