Creierul, marele consumator tăcut. Câtă energie ne costă, de fapt, gândirea?

Creierul, chiar și atunci când pare că se odihnește, consumă aproape la fel de multă energie ca în momentele de efort cognitiv intens. Studiile recente demontează mitul „minții liniștite” și arată că, în realitate, aparentul repaus ascunde o activitate intensă, dedicată anticipării, reglării și întreținerii funcțiilor vitale. Relaxarea mentală nu înseamnă absența muncii cerebrale, ci doar o schimbare de strategie metabolică.

După o zi în care ți-ai împins limitele mentale, simți cum ți se golește corpul de energie. Ajungi acasă, te prăbușești în canapea, deschizi televizorul și lași gândurile să se dizolve în lumina ecranului. Ai impresia că, în sfârșit, mintea ta se odihnește. Însă dincolo de senzația de relaxare, creierul tău continuă să funcționeze cu o intensitate surprinzătoare. Cercetări recente arată că diferența energetică dintre o activitate cognitivă intensă și aparentul „repaus mental” este, în mod șocant, de doar 5%, scrie quantamagazine.org.

Un organ mic cu ambiții mari

Creierul uman are doar aproximativ 1.4 kg — aproximativ 2% din greutatea totală a corpului. Date anatomice și fiziologice sunt folosite pentru a analiza consumul de energie asociat diferitelor componente ale semnalizării excitatorii în substanța cenușie a creierului rozătoarelor. Se preconizează că potențialele de acțiune și efectele postsinaptice ale glutamatului consumă cea mai mare parte a energiei (47% și, respectiv, 34%), în timp ce potențialul de repaus consumă o cantitate mai mică (13%), iar reciclarea glutamatului folosește doar 3%.

Cea mai mare rețea electrică din SUA se confruntă cu dificultăți în a face față cererii generate de inteligența artificială

22:35

România a devenit cel mai mare exportator de grâu moale din Uniunea Europeană

22:15

Consumarea energiei depinde în mare măsură de rata potențialelor de acțiune — o creștere a activității cu 1 potențial de acțiune/neuron cortical/secundă va crește consumul de oxigen cu 145 mL/100 g de substanță cenușie/oră.

Energia cheltuită pentru semnalizare reprezintă o fracțiune semnificativă din energia totală utilizată de creier; acest fapt favorizează utilizarea unor coduri neuronale și modele de conectivitate cât mai eficiente energetic. Estimările noastre privind consumul energetic prezic utilizarea unor coduri distribuite, cu ≤15% dintre neuroni activi simultan, pentru a reduce consumul de energie și a permite o putere de procesare mai mare de la un număr fix de neuroni.

Semnalele obținute prin imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI) sunt probabil dominate de modificările consumului de energie asociate cu curenții sinaptici și propagarea potențialelor de acțiune.

Procesarea energiei este metabolic costisitoare

Procesarea informației de către sistemul nervos este metabolic costisitoare. Deși creierul uman reprezintă doar 2% din greutatea corpului, el este responsabil pentru 20% din metabolismul de repaus al organismului (Kety, 1957; Sokoloff, 1960; Rolfe și Brown, 1997).

Cu toate acestea, consumă în jur de 20% din energia disponibilă zilnic. La sugari, proporția poate ajunge la un uluitor 50%. Acest dezechilibru între masă și consum reflectă poziția centrală a creierului în ierarhia metabolică a organismului, se arată în studiul An Energy Budget for Signaling in the Grey Matter of the Brain.

Cercetătoarea Sharna Jamadar, neurolog la Universitatea Monash din Australia, a condus o analiză extinsă asupra costului metabolic al cogniției, adică al cantității de energie necesare pentru ca mintea umană să funcționeze. Surpriza a fost majoră: chiar și cele mai solicitante activități mentale — luarea deciziilor, rezolvarea de probleme, gândirea logică — adaugă doar un plus de 5% la consumul energetic de bază al creierului, se arată în studiul The metabolic costs of cognition.

Ce face, de fapt, creierul când „nu face nimic”?

Această întrebare aparent paradoxală a devenit un punct central al neuroștiințelor moderne. Studiile din ultimele două decenii au dezvăluit faptul că o mare parte din activitatea neuronală are loc chiar atunci când nu ne concentrăm pe o sarcină anume. În trecut, cercetătorii catalogau acest fond de activitate drept „zgomot”, dar azi, se știe că este orice altceva decât întâmplător.

În ultimii 30 de ani, descoperirea rețelei modului implicit (default mode network – DMN) a schimbat complet înțelegerea asupra repausului cerebral. Această rețea neurală complexă, activă atunci când nu suntem concentrați pe o sarcină anume, este responsabilă pentru o mare parte din activitatea creierului în „timpul liber”.

Aici se întâmplă navigarea între trecut și viitor, planificarea, reflecția, evaluarea socială, introspecția și gestionarea emoțională. Cu alte cuvinte, ceea ce numim „visare cu ochii deschiși” este, biologic, un efort intelectual de înaltă intensitate.

Analiză creier FOTO: Shutterstock

ATP, moneda energiei neuronale

Sursa principală a energiei neuronale este adenozin trifosfatul (ATP), o moleculă produsă din glucoză și oxigen prin procese celulare extrem de sofisticate. Glucoza este livrată creierului printr-o rețea impresionantă de vase de sânge — se estimează că există aproape 650 de kilometri de capilare care străbat țesutul cerebral.

Dar cea mai mare parte a ATP-ului nu este folosită pentru gândirea conștientă. Ci pentru ceea ce se numește potențial de membrană: menținerea unei diferențe electrice între interiorul și exteriorul neuronului. Această tensiune electrică este crucială pentru ca neuronii să fie „gata de foc” — adică să transmită impulsuri electrice când primesc semnalul potrivit. Doar această funcție de întreținere poate consuma peste 50% din bugetul energetic al creierului.

De ce obosim, dacă energia consumată nu crește semnificativ

Paradoxul este și mai adânc: de ce resimțim efortul mental ca pe o oboseală fizică, dacă analiza metabolică arată că, tehnic, nu consumăm mult mai multă energie?

Răspunsul se află în biologia evolutivă. Creierul uman, deși extraordinar de complex, s-a dezvoltat într-un context de lipsuri energetice. De-a lungul evoluției, supraviețuirea a depins de optimizarea consumului. Chiar și un plus de 5% în consumul cerebral, într-un mediu cu resurse limitate, putea fi o amenințare. De aceea, creierul nostru este setat nu doar să funcționeze eficient, ci și să inducă senzația de epuizare atunci când simte că solicitările ating un prag critic.

Predicția este adevărata superputere a creierului

Potrivit teoriei predictive a creierului, organul nostru principal nu a fost proiectat pentru a rezolva probleme în mod reactiv, ci pentru a anticipa nevoile interne și externe ale corpului. De la reglarea temperaturii, până la menținerea unui nivel optim de glucoză sau de oxigen, creierul funcționează ca un sistem anticipativ care „simulează” realitatea pentru a distribui eficient resursele.

Într-o epocă dominată de multitasking, notificări și presiunea performanței constante, această cercetare oferă un argument științific în favoarea pauzei. Nu doar pentru că „avem nevoie să ne relaxăm”, ci pentru că așa funcționează optim sistemul nostru biologic.

A înțelege că 95% din consumul creierului are loc oricum ne ajută să privim efortul cognitiv într-o nouă lumină. Poate că nu este vorba de „a trage de noi” pentru a produce mai mult, ci de a crea condițiile în care predicția, reglajul și adaptarea pot avea loc fără a compromite sistemul.

Acest model explică de ce oboseala psihică nu este mereu proporțională cu volumul sarcinilor mentale. Ceea ce ne epuizează este activitatea de predicție continuă, imperceptibilă și omniprezentă, care rulează în fundal chiar și când stăm nemișcați.