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研究发现压力或是“伤脑筋”重要原因(1)

来源:南都周刊   时间: 2012-09-01   浏览次数:0

 每个经历过大型考试的人都记得这种感觉:几小时高强度的脑力运作,让你恍惚着步出考场,手脚无力,一面有逃出生天的解脱感,另一面又觉得全身精力耗尽,只想倒头大睡一觉。为什么
 每个经历过大型考试的人都记得这种感觉:几小时高强度的脑力运作,让你恍惚着步出考场,手脚无力,一面有逃出生天的解脱感,另一面又觉得全身精力耗尽,只想倒头大睡一觉。
 
为什么长时间的脑力活动,会让人觉得像跑完马拉松一样疲惫呢?
 
脑力劳动的能量消耗
 
成年人大脑的平均重量是1.4公斤,只占人体重量的2%。不管我们是在做精密的计算题,还是点鼠标看搞笑视频,它都耗费着大量的血液、氧气和葡萄糖。总的来说,大脑所消耗的能量约占人体静态代谢率(resting metabolic rate,简称RMR,指人体的精神及身体在安静状态时,维持一天的生命所需的最低热量)的20%。举个例子,假设一个人整天什么都不干,只是躺着的话,他/她的热量消耗大概是1300卡路里,其中有260卡路里都是大脑耗费的,主要用来维持呼吸循环、神经系统和肝肾内脏的运作等。
 
如果把大脑跟其他器官相比,它算是耗能大户了。但我们如果再做一点小小的换算(1卡=4.187焦耳,1焦耳/s为1瓦特),就会发现大脑运作的功率约为12.6瓦特,这跟一个节能灯泡是差不多的。而人工智能计算机要达到大脑的运算水平的话,以目前最出风头的IBM超级计算机Watson为例,它靠90台IBM Power750处理器运作,每台处理器的功率约为1000瓦特。看看这之间的差距吧!
 
那么,大脑是怎么消耗热量的呢?通过动物和人体的观察实验,科学家们发现,当某部分大脑的神经元开始运作时,那里的毛细血管会扩张,输送比平常更多的血液,带来更多的糖分和氧气。神经元由此产生的“燃烧”现象,加上血液流动带来的磁效应,正是“功能磁共振成像”技术(简称FMRI,一种大脑成像技术)得以实现的原因。
 
根据这种现象,一些科学家推断,如果神经元燃烧时需要额外的糖分,那么大脑在努力工作时,血液中的血糖会降低。而反过来,补充一些高糖分食物能够帮大脑更好地运作。可惜,这个道理虽然听起来简单,但真正得出有效结论的实验却很少,而且大部分是模棱两可的:
 
英国诺桑比亚大学做过一项实验,第一组志愿者完成一系列字母和数学测试,另一组只是简单地敲键盘。对比监测的数据,认真测试的第一组血糖值下降值明显比第二组的大。但给志愿者喝了糖分饮料后,第一组志愿者只有在某项测试上的成绩有提高,其他则没有改变。
 
利物浦约翰摩尔大学也有类似的实验:志愿者们要完成两种版本的斯楚普测试(Stroop task,一种色词干扰测试,比如用红墨水印“蓝色”字样)。在第一组里,单词的意思跟印刷它的颜色是一致的(比如用蓝墨水印“蓝色”字样),另一组的单词意思则和颜色不同(比如用红色或绿色墨水印“蓝色”字样)。显然,要答对第二组比较费脑子。测试结果也显示,第二组中的志愿者血糖值降得比另一组多。
 
此外,有些实验显示,当一个人完成自己不擅长的任务时,脑子耗费的能量比较多,越是驾轻就熟的工作,所需的脑力就越少;但又有实验得出的结论正相反。因此,一些科学家开始从其他角度来考虑这个问题。
 
加拿大渥太华大学教授克劳德·梅西尔翻阅过大量上述的实验报告,觉得它们并没有说服力:“理论上来说,一个很难的测验肯定会消耗更多能量,但这个能量的改变到底有多明显?”在他看来,人体所消耗的能量基数本身就很大,就算在睡眠状态,血糖值也是有波动的:“大脑要控制全身器官的正常运作,要把血液和养分通过无数条管道输送到所有细胞中去。有这么庞大的日常消耗量,大脑完全能应付多出来的一点点任务。”
 
宾夕法尼亚大学的罗伯特·库兹本教授也指出一个疑点:美国伊利诺大学在2009年曾做过一个实验,让一组儿童在考试前先在跑步机上走了20分钟,另一组儿童则在考试前默读书本,结果,第一组儿童的考试成绩是更优秀的。库兹本教授认为,如果大脑的运作效率只跟血糖和能量有关的话,第一组儿童因为锻炼消耗了额外的能量,应该考得更差才对,但事实是相反的。
 
如果真如梅西尔和库兹本所认为,脑力测试消耗的能量并不明显,那怎么解释参加完高考后考生们的精疲力竭呢?一种解释就是,之前所做的实验中,大脑的劳动量实在太轻了。梅西尔认为:“如果我们下点狠心去考验实验对象,让他们花够长的时间,去做一些够难的事情,也许能得到明确些的结果。”

 

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