Hoeveel energie besteden we aan het denken en gebruiken van onze hersenen?
Onze hersenen gebruiken meer zuurstof bij het uitvoeren van meer uitdagende taken.
Dit is Engineering/Pexels

Na een lange dag werken of studeren, kunnen je hersenen het gevoel hebben dat de energie leeg is. Maar verbranden onze hersenen meer energie bij mentale atletiek dan bij andere activiteiten, zoals tv kijken?

Om deze vraag te beantwoorden moeten we kijken naar de machinekamer van onze hersenen: de zenuwcellen. De belangrijkste energievaluta van onze hersencellen is een molecuul genaamd adenosinetrifosfaat (of ATP), dat ons lichaam maakt uit suiker en zuurstof.

Het energieverbruik van de hersenen kan worden gevolgd door zowel suiker als zuurstof te gebruiken, maar zuurstof is de meer toegankelijke optie.

Zuurstofverbruik opsporen, de hersenen accounts voor ongeveer 20% van het energieverbruik van het lichaam, ondanks dat het slechts 2% van zijn gewicht vertegenwoordigt.


innerlijk abonneren grafisch


Dat is ongeveer 0.3 kilowattuur (kWh) per dag voor een gemiddelde volwassene, meer dan 100 keer zoveel als de typische smartphone vereist dagelijks. En het komt overeen met 260 calorieën of 1,088 kilojoules (kJ) per dag (de totale energie-inname van een gemiddelde volwassene is ongeveer 8,700 kJ per dag).

Hoe weten we?

In 2012, Britse neurowetenschapper David Attwell en collega's gemeten zuurstofverbruik in plakjes rattenhersenen.

Ze stelden vast dat hoewel 25% van de energiebehoefte wordt gebruikt voor huishoudelijke activiteiten, zoals het onderhoud van celwanden, het grootste deel van 75% wordt gebruikt voor informatieverwerking, zoals het berekenen en verzenden van neurale signalen.

We kunnen op deze manier het energieverbruik van de hersenen bij mensen niet meten, maar we kunnen de zuurstof volgen, omdat verhoogde hersenactiviteit meer zuurstof vereist.

Eén benadering om de veranderingen in het zuurstofverbruik van ons lichaam te meten is het meten van CO2-uitstoot. niveaus via een capnografieapparaat (waarbij lucht in een buis gaat). Dit vereist dat deelnemers een masker dragen, maar dat is anders niet-invasieve.

Onderzoek toont inderdaad aan dat een verhoogde mentale belasting (zoals hoofdrekenen, redeneren of multitasken) verband houdt met een verhoogd zuurstofverbruik (gemeten via CO? uitgave).

Het verhoogde zuurstofverbruik kan echter ook te wijten zijn aan het feit dat het hele lichaam reageert op een emotionele, stressvolle situatie en niet de daadwerkelijke veranderingen in de hersenactiviteit weergeeft.

Kunnen we het zuurstofverbruik alleen in de hersenen meten?

Het is gecompliceerd. Verhoogde hersenactiviteit veroorzaakt een verhoogde toevoer van zuurstofrijk bloed. Die extra toevoer van zuurstofrijk bloed is regiospecifiek en kan (letterlijk) met micrometerprecisie worden gekanaliseerd naar actieve neuronen.

Omdat bloed en zijn zuurstof er zwak door worden aangetrokken magnetische veldenkunnen we MRI (magnetic resonance imaging), een stralingsvrij hulpmiddel, gebruiken om een, zij het indirecte, meting van de hersenactiviteit te verkrijgen.

Maar helaas kunnen we MRI niet gebruiken om ons te vertellen hoeveel energie onze hersenen gebruiken voor verschillende mentale activiteiten. MRI-onderzoeken kunnen alleen relatieve verschillen in hersenactiviteit en energieverbruik identificeren in plaats van absolute waarden.

Dit is echter logisch, aangezien onze hersenen altijd aan staan ​​en dus altijd energie nodig hebben. Zelfs op momenten dat we terloops denken aan een toestand van inactieve geest, verwerken we nog steeds enorme hoeveelheden informatie.

Ten eerste is er de altijd aanwezige zintuiglijke input: we brengen onze dag meestal niet door in een donkere drijftank.

Ten tweede zal onze mentale activiteit, zelfs in een ogenschijnlijk taakloze staat, stuiteren van het ophalen van herinneringen aan gebeurtenissen uit het verleden en het plannen van onze toekomst.

Ten slotte zijn er onze emoties, die, zelfs als ze subtiel zijn (zoals gevoelens van sereniteit of onzekerheid), het product zijn van hersenactiviteit en daarom gepaard gaan met voortdurende energiekosten.

Dus, hoeveel neemt de hersenactiviteit toe?

Laten we iets simpels nemen, zoals opletten. MRI-onderzoeken hebben aangetoond dat het aandachtig volgen van bewegende objecten in vergelijking met het passief bekijken ervan de hersenactiviteit in onze visuele cortex verhoogt rond 1%.

Dit lijkt niet veel, vooral gezien het feit dat de achterhoofdskwab, die de visuele cortex herbergt (die betekenis geeft aan wat we zien), alleen de ongeveer 18% van onze hersenmassa.

Maar interessant genoeg leidt het verwerken van visuele informatie tot een vermindering van activiteit in auditieve gebieden, wat betekent dat we minder energie besteden aan het verwerken van de geluiden in onze omgeving. Dit werkt ook andersom: wanneer we aandacht besteden aan auditieve informatie, verminderen we onze visuele verwerkingsactiviteit.

Op het niveau van de hele hersenen worden de kosten van aandacht voor een visuele stimulus waarschijnlijk al gecompenseerd door besparingen in auditieve verwerking.

Hoeveel energie besteden we aan het denken en gebruiken van onze hersenen?
Ons brein maakt compromissen wanneer we ons op verschillende dingen concentreren.
Shutterstock

Kortom, uit onderzoek blijkt dat mentale activiteit inderdaad verband houdt met een verhoogd energieverbruik. Toch is de toename minimaal, regiospecifiek en vaak gecompenseerd door energiedalingen in andere gebieden.

Waarom voelen we ons dan uitgeput na te veel mentale activiteit?

Het is waarschijnlijk een gevolg van mentale stress. Complexe mentale taken zijn doorgaans ook emotioneel uitdagend en leiden tot verhoogde activatie van ons sympathische zenuwstelsel, wat uiteindelijk leidt tot mentale en fysieke vermoeidheid.

Het goede nieuws is dat we ons geen zorgen hoeven te maken dat te veel mentale activiteit onze hersenenergie zal uitputten. Maar het is nog steeds een goed idee om het tempo aan te houden om mentale overbelasting, stress en vermoeidheid te voorkomen.The Conversation

Over de auteur

Oliver Baumann, assistent-professor, School of Psychology, Bond University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Boeken over het verbeteren van prestaties uit de bestsellerlijst van Amazon

"Peak: geheimen van de nieuwe wetenschap van expertise"

door Anders Ericsson en Robert Pool

In dit boek putten de auteurs uit hun onderzoek op het gebied van expertise om inzicht te geven in hoe iemand zijn of haar prestaties op elk gebied van het leven kan verbeteren. Het boek biedt praktische strategieën voor het ontwikkelen van vaardigheden en het bereiken van meesterschap, met een focus op bewuste oefening en feedback.

Klik voor meer info of om te bestellen

"Atomic Habits: een gemakkelijke en bewezen manier om goede gewoonten op te bouwen en slechte te doorbreken"

door James Clear

Dit boek biedt praktische strategieën om goede gewoonten aan te leren en slechte gewoonten te doorbreken, met de nadruk op kleine veranderingen die tot grote resultaten kunnen leiden. Het boek is gebaseerd op wetenschappelijk onderzoek en voorbeelden uit de praktijk om bruikbaar advies te geven aan iedereen die zijn gewoonten wil verbeteren en succes wil behalen.

Klik voor meer info of om te bestellen

"Mindset: de nieuwe psychologie van succes"

door Carol S. Dweck

In dit boek onderzoekt Carol Dweck het concept van mindset en hoe dit onze prestaties en succes in het leven kan beïnvloeden. Het boek biedt inzicht in het verschil tussen een vaste mindset en een groeimindset, en biedt praktische strategieën voor het ontwikkelen van een groeimindset en het behalen van meer succes.

Klik voor meer info of om te bestellen

"De kracht van gewoonte: waarom we doen wat we doen in het leven en zaken doen"

door Charles Duhigg

In dit boek onderzoekt Charles Duhigg de wetenschap achter gewoontevorming en hoe deze kan worden gebruikt om onze prestaties op alle gebieden van het leven te verbeteren. Het boek biedt praktische strategieën voor het ontwikkelen van goede gewoonten, het doorbreken van slechte en het creëren van blijvende verandering.

Klik voor meer info of om te bestellen

"Slimmer Sneller Beter: de geheimen van productief zijn in het leven en in het bedrijfsleven"

door Charles Duhigg

In dit boek onderzoekt Charles Duhigg de wetenschap van productiviteit en hoe deze kan worden gebruikt om onze prestaties op alle gebieden van het leven te verbeteren. Het boek is gebaseerd op praktijkvoorbeelden en onderzoek om praktisch advies te geven voor het bereiken van meer productiviteit en succes.

Klik voor meer info of om te bestellen