Spre deosebire de exercițiul fizic, antrenamentele mentale probabil nu necesită mult mai multă energie decât de obicei. Crezând că ne-am epuizat creierul, totuși, poate fi suficient pentru a induce oboseala
"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">
Între octombrie și iunie, ei se îndepărtează de auditoriile, gimnaziile și sălile de clasă, cu ochii adaptându-se la lumina soarelui, în timp ce degetele se bâzâie pentru a trezi telefoanele mobile care au tăcut timp de patru ore consecutive. Unii își ridică o mână la frunte, ca și când ar încerca să-și frece durerea de cap. Alții rămân în fața parcării, neștiind ce să facă în continuare. Sunt absolut epuizați, dar nu din cauza oricărei activități fizice intense. Mai degrabă, acești liceeni tocmai au luat SAT. „Am adormit de îndată ce am ajuns acasă”, a declarat Ikra Ahmad pentru The Local, un blog din New York Times, când a fost intervievată pentru o poveste despre „mahmureala SAT”.
Puterea creierului
Deși creierul uman adult mediu cântărește aproximativ 1,4 kilograme, doar 2% din greutatea corporală totală, necesită 20% din rata metabolică de repaus (RMR) - cantitatea totală de energie pe care o consumă corpul nostru într-o zi foarte leneșă, fără activitate. RMR variază de la persoană la persoană în funcție de vârstă, sex, dimensiune și sănătate. Dacă presupunem o rată metabolică medie de odihnă de 1.300 de calorii, atunci creierul consumă 260 din aceste calorii doar pentru a menține lucrurile în ordine. Adică 10,8 calorii în fiecare oră sau 0,18 calorii în fiecare minut. (Din motive de comparație, consultați tabelul Harvard al caloriilor arse în timpul diferitelor activități). Cu puțină matematică, putem converti acel număr într-o măsură de putere:
—Rata metabolică de repaus: 1300 kilocalorii sau kcal, de tipul celor utilizate în nutriție
—1,300 kcal peste 24 de ore = 54,16 kcal pe oră = 15,04 grame de calorii pe secundă
—15,04 grame calorii/sec = 62,93 jouli/sec = aproximativ 63 wați
—20 la sută din 63 de wați = 12,6 wați
Deci, un creier uman tipic pentru adulți funcționează în jur de 12 wați - o cincime din puterea necesară unei becuri standard de 60 de wați. Comparativ cu majoritatea celorlalte organe, creierul este lacom; contracarată de electronica artificială, este uimitor de eficientă. Watson de la IBM, supercomputerul care a învins Jeopardy! campioni, depinde de nouăzeci de servere IBM Power 750, fiecare dintre care necesită aproximativ o mie de wați.
Energia se deplasează către creier prin intermediul vaselor de sânge sub formă de glucoză, care este transportată peste bariera hematoencefalică și utilizată pentru a produce adenozin trifosfat (ATP), principala monedă a energiei chimice din celule. Experimentele efectuate atât cu animale, cât și cu oameni au confirmat că atunci când neuronii dintr-o anumită regiune a creierului se declanșează, capilarele locale se dilată pentru a furniza mai mult sânge decât de obicei, împreună cu glucoză și oxigen în plus. Acest răspuns consecvent face posibile studii de neuroimagistică: imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (IRMF) depinde de proprietățile magnetice unice ale sângelui care curge către și de la neuronii care trag. Cercetările au confirmat, de asemenea, că odată ce vasele de sânge dilatate furnizează glucoză suplimentară, celulele creierului o elimină.
Nu atât de simple zaharuri
Descoperirile nesatisfăcătoare și contradictorii din studiile privind glucoza subliniază că consumul de energie din creier nu este o simplă chestiune de efort mental mai mare care aruncă mai mult din energia disponibilă a corpului. Claude Messier de la Universitatea din Ottawa a trecut în revistă multe astfel de studii. El rămâne neconvins că orice sarcină cognitivă modifică măsurabil nivelul de glucoză din creier sau din sânge. „În teorie, da, o sarcină mentală mai dificilă necesită mai multă energie, deoarece există mai multă activitate neuronală”, spune el, „dar atunci când oamenii fac o sarcină mentală nu veți vedea o creștere mare a consumului de glucoză ca un procent semnificativ al rata generală. Nivelul de bază este destul de multă energie - chiar și în somnul cu unde lente, cu o activitate foarte mică, există încă un consum de bază ridicat de glucoză. " Majoritatea organelor nu necesită atât de multă energie pentru menajele de bază. Dar creierul trebuie să mențină în mod activ concentrații adecvate de particule încărcate pe membranele a miliarde de neuroni, chiar și atunci când acele celule nu trag. Datorită acestei întrețineri costisitoare și continue, creierul are de obicei energia de care are nevoie pentru un pic de muncă suplimentară.
Autorii altor lucrări de recenzie au ajuns la concluzii similare. Robert Kurzban de la Universitatea din Pennsylvania subliniază studii care arată că exercițiile fizice moderate îmbunătățesc capacitatea oamenilor de a se concentra. Într-un studiu, de exemplu, copiii care au mers 20 de minute pe o bandă de alergat au avut rezultate mai bune la un test de realizare academică decât copiii care au citit în liniște înainte de examen. Dacă efortul și abilitatea mentală au fost o chestiune simplă de glucoză disponibilă, atunci copiii care au făcut mișcare - și au ars mai multă energie - ar fi trebuit să se descurce mai prost decât colegii lor.
Influența dificultății unei sarcini mentale asupra consumului de energie „pare a fi subtilă și depinde probabil de variația individuală a efortului necesar, a angajamentului și a resurselor disponibile, care ar putea fi legate de variabile precum vârsta, personalitatea și gluco-reglarea”, a scris Leigh Gibson de la Universitatea Roehampton într-o recenzie despre carbohidrați și funcția mentală.
Atât Gibson, cât și Messier concluzionează că atunci când cineva are probleme în reglarea corectă a glucozei - sau a postit mult timp - o băutură sau un aliment cu zahăr poate îmbunătăți performanța ulterioară a anumitor tipuri de sarcini de memorie. Dar pentru majoritatea oamenilor, corpul furnizează cu ușurință cantitatea de glucoză suplimentară necesară creierului pentru un efort mental suplimentar.
Trup și minte
Dacă sarcinile cognitive provocatoare consumă doar puțin mai mult combustibil decât de obicei, ce explică sentimentul de epuizare mentală după SAT sau un maraton mental astenuant? Un răspuns este că menținerea focalizării neîntrerupte sau navigarea pe teritoriul intelectual exigent timp de câteva ore chiar arde suficientă energie pentru a lăsa un sentiment de golire, dar că cercetătorii nu au confirmat acest lucru, deoarece pur și simplu nu au fost suficient de duri cu voluntarii lor. În majoritatea experimentelor, participanții îndeplinesc o singură sarcină de dificultate moderată, rareori mai mult de o oră sau două. „Poate că dacă îi vom împinge mai tare și îi vom face pe oameni să facă lucruri la care nu sunt buni, am vedea rezultate mai clare”, sugerează Messier.
La fel de importantă pentru durata efortului mental este atitudinea cuiva față de acesta. Urmărirea unui film biografic palpitant cu o narațiune complexă excită multe regiuni diferite ale creierului timp de două ore bune, totuși, de obicei, oamenii nu ies din teatru plângându-se de oboseală mentală. Unii oameni se înghesuie în mod regulat cu romane scrise dens, pe care alții ar putea să le arunce prin cameră frustrate. Completarea unui puzzle încrucișat sau a unui sudoku complex într-o duminică dimineață nu distruge, de obicei, capacitatea cuiva de a se concentra pentru restul zilei - de fapt, unii susțin că le înrăutățește starea mentală. Pe scurt, oamenii se bucură în mod obișnuit de activități revigorante intelectual, fără a suferi epuizare mentală.
O astfel de oboseală pare mult mai probabil să urmeze eforturi mentale susținute pe care nu le căutăm pentru plăcere - cum ar fi SAT obligatoriu - mai ales atunci când ne așteptăm ca calvarul să ne scurgă creierul. Dacă credem că un examen sau un puzzle va fi dificil, acesta va fi adesea. Studiile au arătat că ceva similar se întâmplă atunci când oamenii fac mișcare și fac sport: o mare componentă a epuizării fizice se află în capul nostru. În cercetările conexe, voluntarii care au mers cu bicicleta pe o bicicletă de exerciții în urma unui test computerizat de 90 de minute de atenție susținută au renunțat la pedalare din cauza epuizării mai devreme decât participanții care au urmărit documentare neutre din punct de vedere emoțional înainte de a face mișcare. Chiar dacă testul de atenție nu a consumat mult mai multă energie decât vizionarea de filme, voluntarii au raportat că se simt mai puțin energici. Acest sentiment a fost suficient de puternic pentru a le limita performanța fizică.
În cazul specific al SAT, ceva dincolo de efortul mental pur poate contribui la stupoarea post-examen: stresul. La urma urmei, creierul nu funcționează în vid. Și alte organe ard energie. Susținerea unui examen care determină parțial unde va petrece următorii patru ani este suficient de nervos pentru a trimite hormonii stresului înotând prin fluxul sanguin, induce transpirație, accelera ritmul cardiac și încuraja posturile corporale agitate și contorsionate. Testele SAT și similare nu sunt doar impozitive psihic - sunt și epuizante fizic.
Un studiu mic, dar revelator, sugerează că chiar și provocările intelectuale ușor stresante ne schimbă stările emoționale și comportamentele, chiar dacă acestea nu modifică profund metabolismul creierului. Paisprezece studențești canadiene, fie s-au așezat în jur, au rezumat un fragment de text sau au finalizat o serie de teste computerizate de atenție și memorie timp de 45 de minute înainte de a lua masa la un prânz tip bufet. Studenții care și-au exercitat creierul s-au ajutat cu 200 de calorii mai mult decât studenții care s-au relaxat. Nivelurile lor de glucoză din sânge au fluctuat, de asemenea, mai mult decât cele ale studenților care tocmai au stat acolo, dar nu în mod consecvent. Nivelurile cortizolului hormonului stresului, cu toate acestea, au fost semnificativ mai ridicate la elevii ale căror creiere erau ocupate, la fel ca și ritmul cardiac, tensiunea arterială și anxietatea auto-raportată. După toate probabilitățile, acești studenți nu au mâncat mai mult, deoarece creierul lor tânăr avea nevoie disperată de mai mult combustibil; mai degrabă, mâncau stres.
Messier are o explicație legată de oboseala mentală de zi cu zi: „Ipoteza mea generală este că creierul este un vagabond leneș”, spune el. "Creierului îi este greu să se concentreze asupra unui singur lucru prea mult timp. Este posibil ca o concentrare susținută să creeze unele modificări în creier care să favorizeze evitarea acestei stări. Ar putea fi ca un cronometru care spune:" Bine, ai terminat acum. Poate că creierului pur și simplu nu-i place să lucreze atât de mult atât de mult timp ".
* Nota editorului: Ultimele două propoziții din al șaptelea paragraf au fost editate după publicare pentru claritate și acuratețe