Ваш мозг = самый дорогой орган во Вселенной

Представьте: вы сидите на диване, листаете ленту, вообще ничего не делаете. Но внутри вашего черепа прямо сейчас происходит такое, что заставило бы любой суперкомпьютер расплавиться от зависти.

Ваш мозг — это 1.5 килограмма влажной ткани, которая жрёт 20% всей энергии, которую вы получаете с едой. При том, что весит всего 2% от массы тела. Это как если бы в вашей квартире одна маленькая комнатка потребляла электричества как все остальные помещения вместе взятые. И это ещё не самое интересное.

Давайте посчитаем. В вашем мозге 86 миллиардов нейронов. Каждый из них в среднем имеет 7000 связей с другими нейронами. Получается больше 100 триллионов синаптических соединений — это больше, чем звёзд в нашей галактике.
И все эти нейроны постоянно работают. Даже когда вы спите. Даже когда думаете, что «не думаете». Они постоянно качают ионы — выталкивают натрий, втягивают калий, создавая электрические заряды. На это уходит две трети всей энергии мозга. Остальное идёт на поддержание жизни клеток.

20 ватт — столько энергии генерирует ваш мозг в состоянии бодрствования. Как очень тусклая лампочка. Но эта лампочка обрабатывает информацию так, что ни один суперкомпьютер мира не может повторить.

А теперь самое интересное. Вы думаете, что контролируете свой мозг? Как бы не так.
Ваше сознание способно обрабатывать примерно 40 бит информации в секунду. Этого хватает, чтобы прочитать несколько слов или сделать осознанный выбор. Но подсознание обрабатывает 11 миллионов бит в секунду.

Пока вы читаете эти строки, ваше подсознание:

• Регулирует дыхание
• Контролирует сердцебиение
• Обрабатывает сигналы от всех органов чувств
• Поддерживает баланс гормонов
• Управляет миллионами других процессов

Вы — пассажир в машине, которой управляет невидимый водитель. Вам только кажется, что вы за рулём.

Что происходит, когда вы «ничего не делаете»

Учёные долго думали, что когда мозг не занят конкретной задачей, он просто отдыхает. А потом включили МРТ и обалдели. Оказалось, что в мозге есть Default Mode Network (DMN) — сеть пассивного режима работы. Она активируется, когда вы не сфокусированы на внешнем мире: мечтаете, вспоминаете прошлое, представляете будущее, думаете о себе и других.

То есть когда вы лежите на диване и «тупите», ваш мозг на самом деле:

• Перерабатывает полученный опыт
• Строит планы на будущее
• Анализирует социальные связи
• Генерирует креативные идеи

В этот момент мозг потребляет почти столько же энергии, сколько когда вы решаете сложную математическую задачу. Разница — всего 8%.  Это как с двигателем машины: даже на холостых оборотах он жрёт бензин. Просто чуть меньше, чем на полных.

Память, которой не должно существовать

В 2016 году исследователи из Института Солка сделали открытие, которое перевернуло нейробиологию. Они обнаружили, что синапсы мозга могут иметь 26 различных размеров, а не 3-4, как думали раньше.
Это значит, что каждый синапс хранит около 4.7 бит информации, а не 1-2 бита, как считалось. Общая ёмкость памяти мозга оказалась равна одному петабайту — это как весь Интернет начала 2010-х годов!
Но самое крутое: синапсы обновляются каждые 2-20 минут. Самые маленькие меняются за 20 минут, самые большие — за 1-2 минуты. Они постоянно подстраиваются под сигналы, которые получают.
Ваш мозг — это не жёсткий диск. Это живой, постоянно меняющийся орган, который перестраивает сам себя на лету.

За последние 3.5 миллиона лет человеческий мозг утроился в размерах — с 450 см³ у австралопитеков до 1350 см³ у Homo sapiens.
Но это создало огромную проблему: как родить ребёнка с такой огромной головой?
Природа пошла на компромисс. Человеческие дети рождаются абсолютно беспомощными — они не могут ни ходить, ни есть самостоятельно. Мозг новорождённого ещё очень маленький и продолжает расти после рождения. Если бы человеческий ребёнок рождался с полностью развитым мозгом, голова просто не прошла бы через родовой канал.

Мы платим за свой интеллект годами беспомощности и зависимости от родителей. Но взамен получаем способность:

• Запоминать информацию десятилетиями и на десятилетия
• Обрабатывать данные и принимать решения за доли секунды
• Решать проблемы и создавать абстрактные идеи
   

Существует миф, что человек использует только 10% своего мозга.

Это полная чушь.

Вы используете все 100% мозга, просто не все нейроны активны одновременно.

И это хорошо. Если бы все нейроны заработали сразу, потребность в кислороде взлетела бы до небес — как будто вы бежите спринт, только головой.
Нейроны молчат большую часть времени, ожидая активации. Это не баг — это фича. Так мозг экономит энергию.

Цена интеллекта

Вернёмся к началу. Мозг — это самый дорогой орган. Он требует:
Постоянного притока кислорода и глюкозы
Сложнейшей системы кровообращения
Защиты (череп, оболочки, гематоэнцефалический барьер)
Системы охлаждения (кровоток)
Непрерывного обслуживания (очистка от токсинов во время сна)
И при этом он не имеет запасов энергии. Если перекрыть кровоснабжение даже на несколько минут — нейроны начнут умирать. Мы пожертвовали надёжностью ради эффективности.

Но почему тогда все животные не стали умными?

Потому что интеллект — это не универсальное преимущество. Это нишевая адаптация, которая окупается только при определённых условиях. В дикой природе каждая калория добывается с боем. Тратить 20% энергии на мышление — это роскошь, которую мало кто может себе позволить.

Лучше быть сильным, быстрым или ядовитым, чем умным, но постоянно голодным.

Ваш мозг:
Потребляет 20% энергии тела при весе 2% 
Содержит 86 миллиардов нейронов и 100 триллионов связей 
Хранит петабайт информации — как весь Интернет 
Обрабатывает 11 миллионов бит информации в секунду подсознательно 
Постоянно перестраивает себя каждые 2-20 минут 
Работает на 20 ватт — как тусклая лампочка 

И всё это работает на воде, глюкозе и кислороде. Без резервного питания. Без системы охлаждения. Без возможности выключиться.

Итог: вы — ходячее чудо.

Вы — это самый сложный, дорогой и энергоёмкий объект в известной Вселенной.

Берегите себя.

Источники:

1. BrainFacts.org. "How Much Energy Does the Brain Use?" https://www.brainfacts.org/brain-anatomy-and-function/anatomy/2019/how-much-energy-does-the-brain-use-020119
2. Salk Institute. "Memory capacity of brain is 10 times more than previously thought" https://www.salk.edu/news-release/memory-capacity-of-brain-is-10-times-more-than-previously-thought/
3. Scientific American. "Why Does the Brain Need So Much Power?" https://www.scientificamerican.com/article/why-does-the-brain-need-s/
4. Smithsonian National Museum of Natural History. "Brains - Human Characteristics" https://humanorigins.si.edu/human-characteristics/brains
5. UCL News. "Energy demands limit our brains' information processing capacity" https://www.ucl.ac.uk/news/2020/aug/energy-demands-limit-our-brains-information-processing-capacity
6. ResearchGate. "The Power of the Subconscious Mind" https://www.researchgate.net/publication/365211107_The_Power_of_the_Subconscious_Mind
7. PMC. "The brain's default network: origins and implications" https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3811106/
8. Psychology Today. "Default Mode Network" https://www.psychologytoday.com/us/basics/default-mode-network
9. Bond University. "How much energy do we expend using our brains?" https://bond.edu.au/news/how-much-energy-do-we-expend-using-our-brains
10. eLife. "Nanoconnectomic Upper Bound on the Variability of Synaptic Plasticity" (Salk Institute research) https://www.salk.edu/news-release/memory-capacity-of-brain-is-10-times-more-than-previously-thought/
11. AI Impacts. "Scale of the Human Brain" https://aiimpacts.org/scale-of-the-human-brain/
12. PubMed. "Evolution of human brain and intelligence" https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18763477/
13. ScienceDirect. "Paying the brain's energy bill" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959438822001623

Войдите:

• Отправить