مغز؛ پرمصرف ترین ماشین بدن انسان
- شناسه خبر: 34220
- تاریخ و زمان ارسال: ۲۲ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۰۶:۰۹
- نویسنده: میترا راضی
مغز انسان یکی از پیچیده‌ترین و شگفت‌انگیزترین ساختارهای زیستی است که نه‌تنها مرکز فرماندهی بدن محسوب می‌شود، بلکه برای عملکرد صحیح خود، انرژی فوق‌العاده زیادی نیز مصرف می‌کند. برخلاف تصور رایج، حتی زمانی که در حال استراحت هستیم، مغز به فعالیت‌های گسترده‌ای مشغول است که بخش اعظم آن به حفظ عملکردهای حیاتی بدن اختصاص دارد. در این مقاله بررسی می‌کنیم که مغز انسان چه مقدار انرژی مصرف می‌کند، این مصرف به چه کارهایی اختصاص دارد و چرا فعالیت ذهنی گاهی ما را خسته می‌کند.
مغز حتی در حالت استراحت هم متوقف نمی شود
بسیاری از افراد تصور می‌کنند که تنها هنگام تفکر یا انجام کارهای ذهنی سخت، مغز وارد فاز مصرف انرژی می‌شود. اما واقعیت این است که مغز حتی در آرام‌ترین لحظات، مانند تماشای تلویزیون یا استراحت در سکوت، همچنان فعال باقی می‌ماند.
تحقیقات علمی نشان داده‌اند که فعالیت‌های فکری، حتی در بالاترین حد تمرکز، تنها حدود ۵ درصد انرژی بیشتری نسبت به حالت استراحت از مغز می‌گیرند. این بدان معناست که عملکرد مداوم مغز برای تنظیم وضعیت بدن و پردازش اطلاعات پس‌زمینه، بزرگ‌ترین سهم را در مصرف انرژی آن دارد.
مغز در تمام لحظات زندگی ما، عملکرد سیستم‌های درونی مانند تنظیم دمای بدن، کنترل ضربان قلب، تنظیم قند خون، تنفس و پاسخ به محیط پیرامونی را بر عهده دارد. این فعالیت‌ها در کنار فعالیت‌های ذهنی آگاهانه، شبکه‌ای پیچیده از مصرف انرژی را در مغز ایجاد کرده‌اند.
مغز چگونه انرژی مصرف می کند؟
مصرف انرژی مغز بیشتر از طریق مولکولی به نام ATP صورت می‌گیرد که از گلوکز و اکسیژن تولید می‌شود. این مولکول سوخت اصلی نورون‌ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر است.
شبکه‌ای از صدها کیلومتر رگ خونی، وظیفه تامین گلوکز و اکسیژن به بافت مغز را دارد. هنگامی که نورون‌ها سیگنال‌های الکتریکی را برای یکدیگر ارسال می‌کنند، انرژی زیادی برای حفظ ولتاژ غشای سلولی نیاز است؛ به‌طوری که بیش از نیمی از انرژی مصرفی مغز صرف همین موضوع می‌شود.
برای اندازه‌گیری مصرف انرژی مغز، دانشمندان از روش‌هایی مانند تصویربرداری PET برای بررسی مصرف گلوکز و fMRI برای رصد جریان خون استفاده می‌کنند. این روش‌ها به ما نشان می‌دهند که حتی در حالت استراحت، مغز تا چه اندازه فعال است.
عملکرد شبکه پیش فرض مغز در پس زمینه ذهن
در دهه‌های گذشته، تصور می‌شد که زمانی که انسان به ظاهر در حال انجام کاری نیست، فعالیت مغز نیز کاهش می‌یابد. اما امروزه ثابت شده که در این حالت، شبکه‌ای به نام “شبکه پیش‌فرض” در مغز فعال می‌شود که مسئول فرآیندهایی مانند مرور خاطرات، برنامه‌ریزی برای آینده و تحلیل وضعیت بدن است.
این شبکه زمانی فعال می‌شود که ما به ظاهر در حال استراحت هستیم، اما ذهن‌مان در حال پرسه‌زنی بین زمان‌ها و شرایط مختلف است. همین فعالیت‌های ظاهراً نامرئی، یکی از دلایل مصرف بالای انرژی مغز در زمان‌های استراحت محسوب می‌شود.
پیش بینی، کلید صرفه جویی در مصرف انرژی
مغز برای مدیریت مؤثر منابع بدنی، دائماً در حال پیش‌بینی شرایط آینده است. این ویژگی باعث می‌شود که بدن بتواند سریع‌تر و دقیق‌تر به تغییرات محیطی واکنش نشان دهد.
پیش‌بینی درست از سوی مغز به آن امکان می‌دهد که منابع را بین اندام‌های مختلف بدن به شکلی بهینه تقسیم کند. به عبارتی، مغز بیشتر از اینکه واکنش‌گرا باشد، یک سیستم برنامه‌ریز است.
این توانایی پیش‌بینی، از دلایل اصلی مصرف مداوم انرژی در مغز است؛ زیرا مغز دائماً در حال ساخت مدل‌هایی از محیط و تنظیم فعالیت‌های داخلی بدن بر اساس آن‌ها است.
مغز، سازگاری تکاملی با منابع محدود
با وجود مصرف بالای انرژی، مغز انسان با محدودیت‌های تکاملی شدیدی روبرو بوده است. بدن انسان در طول تاریخ در محیط‌هایی با دسترسی محدود به منابع غذایی تکامل یافته و به همین دلیل سیستم عصبی برای مصرف بهینه انرژی طراحی شده است.
برای مثال، اگرچه نورون‌ها می‌توانند با سرعت بسیار بالا سیگنال ارسال کنند، اما میانگین فعالیت آن‌ها تنها حدود ۴ هرتز است. این عدد بسیار کمتر از ظرفیت نظری انتقال اطلاعات است، اما برای حفظ انرژی، بهینه محسوب می‌شود.
همچنین بسیاری از سیگنال‌های سیناپسی موفق به انتقال نمی‌شوند. این موضوع نه به عنوان نقص، بلکه به عنوان یک مکانیزم صرفه‌جویی انرژی در نظر گرفته می‌شود.
چرا پس از فکر کردن احساس خستگی می کنیم؟
احساس خستگی ذهنی پس از انجام فعالیت‌های فکری سنگین، لزوماً به معنای اتمام انرژی بدن نیست. بلکه مغز با استفاده از سیستم‌های هشداردهنده داخلی، ما را از ادامه مصرف بیش از حد انرژی بازمی‌دارد.
افزایش ۵ درصدی مصرف انرژی هنگام فعالیت ذهنی، اگر در مدت زمان طولانی ادامه یابد، می‌تواند به‌راحتی به اندازه مصرف کامل انرژی در یک روز برسد. بنابراین، مغز به‌صورت طبیعی با ایجاد حس خستگی، ما را به استراحت و حفظ منابع تشویق می‌کند.
نتیجه گیری
مغز انسان با وجود آنکه تنها دو درصد از وزن بدن را تشکیل می‌دهد، حدود ۲۰ درصد انرژی آن را مصرف می‌کند. این مصرف بالا نه‌تنها برای فکر کردن، بلکه عمدتاً برای عملکردهای حیاتی مانند تنظیم سیستم‌های داخلی بدن، پردازش اطلاعات پس‌زمینه و پیش‌بینی شرایط آینده است.
درک بهتر از مصرف انرژی مغز می‌تواند ما را در شناخت دلیل خستگی ذهنی، بهره‌وری بیشتر از توانایی‌های شناختی و حتی طراحی سبک زندگی سالم‌تر یاری کند. در نهایت، مغز ما به‌عنوان یکی از شاهکارهای خلقت، نمونه‌ای بی‌نظیر از تعادل بین عملکرد پیچیده و صرفه‌جویی هوشمندانه در مصرف منابع است.
