為何大腦如此耗費能量?

大腦耗能是很正常的事情,若不耗能量,那么腦細胞就處于死亡狀態。其實大腦有許多謎團等待我們的挖掘,而其中之一便是它究竟如何消耗絕那么多能量。大腦約消耗我們所吸入的全部氧氣的20%,但我們卻不知道其中絕大部分氧氣的最終歸宿。如今,IMB的一名研究人員認為,他或許已經破解了這一謎團。
謎團破解:為何大腦如此耗費能量?
大腦耗能
James Kozloski是一名計算機神經科學家,供職于IBM的托馬斯沃特森研究中心。據他所言,大腦不斷地在已建立的通道中循環傳送信號——我們可以將這些通道想象為大腦中的城市街道地圖。大腦重復不斷地重走這些通道,路徑覆蓋了三個不同的功能區:感覺(當前正發生什么)、行為(我們能對它作什么)、邊緣(它對我們意味著什么)。
Kozloski將這一封閉環路模型稱為“Grand Loop”(大環路),并認為這些重復循環過程便是大腦需要如此多能量的原因,哪怕我們并不在積極主動地解決數學問題。他成功地通過IBM的神經組織模擬器運行了這一假說,其假說能夠為人類大腦神經元的能量使用方式提供精確的模型。
大腦在無事可做之時仍舊消耗巨大能量,這是神經科學上的一大謎團。Kozloski認為他的觀點可以解釋我們怎樣運用過往經驗來形成對新事物的反應——我們會迅速向“城市地圖”咨詢,以決定下一步計劃。此外,它或許能夠解釋一個缺陷基因為何能夠引發大腦內部的大浩劫、使大環路偏離方向,從而幫助退行性大腦疾病的治療。
研究人員的下一個挑戰便是研究大腦如何選擇這些通道、以及這一內在環路的演化過程。Kozloski表示,如果它并不重要的話,那它早就消失了。之前,明尼蘇達大學醫學院的科學家曾表示,大腦將1/3的能量用于“打掃家務”——或許這些家務便是保持“城市街道”的燈火通明吧。
隨著大腦掃描和大腦模擬技術的提升,我們應該快要一勞永逸地解決此謎團了。