2% от массы, но жрёт 20% кислорода и энергии. Это мозг. Это потребление энергии почти не меняется в

2% от массы, но жрёт 20% кислорода и энергии. Это мозг. Это потребление энергии почти не меняется в зависимости от сложности задачи. Можно деградировать и смотреть ковёр, бежать, разглядывать блондинку в красном или чесать собаку, писать кандидатскую, есть или пытаться не проиграть Deep Blue — расход остаётся практически постоянным.

В смысле, мозг тратит дикое количество энергии не на конкретную задачу, а на фоновую работу.

Разбираемся!

Первая работа. Взяли крыс и погружали их в наркоз разной глубины, а затем стимулировали и смотрели, что происходит в мозге.

— Кислород уходит на перезарядку нейронов после срабатываний. То есть энергия нужна на передачу сигналов. — Чтобы мозг что-то делал, надо включиться на номинальную мощность. Нет расчётной мощности — нет работы. — Фоновая активность постоянна, и она нужна как базовое условие для принятия решений. — 95-99% всей его энергии уходит на эту самую фоновую активность, которую ученые десятилетиями считали просто шумом и старались отфильтровать из своих данных. А активации от конкретных задач, которые так любят изучать, — всего 1-5% от бюджета!

В другой работе про синтез АТФ узнали, что когда мозг входит в изоэлектрическое состояние (выключается), производство АТФ не останавливается, а падает примерно на 50% по сравнению с состоянием лёгкой анестезии. То есть когда мозг не генерирует мысли и не обрабатывает информацию, он тратит половину своей энергии на базовое обслуживание: поддержание целостности клеток, работу ионных насосов для сохранения мембранного потенциала и т.д.

Возвращаемся в первую работу. Половину бюджета нашли. Куда девается ещё половина? Огромная часть тратится на постоянную передачу сигналов. Нейроны что-то там делают. Типа как двигатель машины, который работает, даже если она стоит. Зачем? Чтобы в любой момент можно было мгновенно поехать. Авторы работы говорят, хорош думать о мозге как о процессоре, который включается для решения задачи и выключается в покое. Мозг всегда включен на полную мощность.

Эта активность покоя сама по себе может выполнять важные функции (например, поддерживать сеть пассивного режима работы мозга, где творческие идеи). Возможно, энергия тратится на стабильность — то есть на то, чтобы вы не забывали, как быть вами.

Тут много про техобслуживание во время сна. Мозг ест жир по ночам, не только глюкозу.

И напоследок прикольный расчёт: каждый нейрон потребляет примерно одинаковое количество энергии.

До этого думали, что в более крупном мозге находятся более крупные нейроны (потому что больше и длиннее связи, и больше глиальных клеток для поддержки), и они более прожорливые. Оказалось, нифига.

— Мозг человека в ~3600 раз больше мозга мыши, количество нейронов отличается в ~1200 раз, потребление примерно одинаковое. Оно варьируется всего на 40% между 6 биологическими видами. — Если каждый нейрон стоит одинаково, то общая стоимость мозга — это просто цена одного нейрона, умноженная на их количество. — Но! Чем больше мозг, тем меньше энергии он потребляет в пересчете на один грамм. В более крупном мозге (особенно у грызунов) нейроны упакованы менее плотно. — Нейроны коры головного мозга примерно в 10-20 раз более дорогие в энергетическом плане, чем нейроны мозжечка. Поэтому мозжечок, содержащий около 80% всех нейронов мозга, потребляет гораздо меньше, чем кора. Там деды писали на ассемблере! А кора — это уже Питон, а у кого-то вообще PHP. — Если добавление нейронов так дорого стоит, то это становится главным ограничением для роста мозга в ходе эволюции.

Тут ещё про потребление во время роста, а тут про сон.

Так что не надо думать, что если вы хорошо подумали, можно позволить себе эту шоколадку!

— Вступайте в ряды Фурье! | Самые интересные посты Компьютер стал загружаться быстрее? Проверьте, возможно, это вы тормозите!