我们的大脑信息处理能力受到恒定但有限的能源供应的限制

时间：2021-10-17 19:52:08 来源：

由于使用衡量细胞代谢的脑成像方法，因此我们的大脑可以通过恒定但有限的能量供应来处理一次。

在神经科学期刊出版的研究发现，注意力可以改变大脑如何分配其有限的能量;随着大脑在加工更多的能量时，在加工我们的考虑时，在我们的注意力远外提供更少的能量。

解释这项研究，高级作者Nilli Lavie教授（UCL认知神经科学研究所）说：“运营人的大脑需要很多精力。我们知道大脑不断使用大约20％的代谢能量，即使我们休息我们的思想，也很普遍认为这种持续但有限的能量供应不会增加，而我们的思想进程更多。

“如果对大脑的能量供应有很大的限制，我们怀疑大脑可以通过远离其他功能的能量来处理具有挑战性的任务，并优先考虑我们注意的重点。

“我们的研究结果表明，当我们的任务变得更加艰难时，大脑确实为响应了我们注意的信息而响应了信息的神经元。这解释了为什么我们甚至对我们真正想要了解的关键信息，我们仍然体验孤独和耳聋。“

认知神经科学家和生物医学工程师的研究团队用非侵入性光学成像方法测量脑代谢。通过这种方式，他们可以看到能量大脑区域使用多少，因为人们将注意力集中在任务上，以及当任务变得更加精神上要求时如何变化。它们使用宽带近红外光谱法测量脑细胞的能量代谢中涉及酶的氧化水平，该能源发生器能够为每个细胞的生化反应提供动力。

研究人员采用了他们的技术来测量在18个人的大脑中的视觉皮层的不同地区的脑代谢，因为他们进行了复杂或简单的视觉搜索任务，而有时也会出现视觉分散，这与任务无关紧要。

当任务更复杂时，它们鉴定了脑区域中的脑区域细胞代谢升高，并且这些增加直接反映了对无人值守刺激的区域中的细胞代谢水平降低。这种推拉模式密切同步，显示出在上课和无人值守的加工之间有限的能量供应权衡。

联合作者Ilias Tachtsidis（UCL医疗物理与生物医学工程）说：“通过使用我们的内部开发的宽带近红外光谱，我们在UCL开发的光学脑监测技术，我们更能够测量线粒体（细胞的电力工厂）中的酶，其在新陈代谢中发挥不可或缺的一部分。“

第一作者，博士学生Merit Bruckmaier（UCL认知神经科学研究所）说：“使用这些方法，我们对脑能使用的结论比使用FMRI成像方法在过去的研究中更直接和讲述，所述FMRI成像方法测量脑血氧化水平而不是代谢的细胞内标记物。”

拉维尼教授说：“通过这种方式，我们已经设法将人们的大脑过载经验联系到他们的神经元内部发生的事情，因为通过与任何其他目的相关的能量使用降低了一个目的的高能量需求。如果我们尝试处理太多信息，我们可能会因为对我们的大脑能力的困难而受到过载的压力。

“在最近几个月里，我们听到了很多人说他们感到不堪重负的人，持续的新闻更新和克服的新挑战。当您的大脑处于容量时，您可能无法处理一些信息。您甚至可能甚至没有注意到一个重要的电子邮件进来，因为您的孩子对您说话，或者您可能会错过烤箱计时器，因为您收到了意外的工作调用。我们的研究结果可以解释这些常见的失明或耳聋的经常令人沮丧的经历。“

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参考：“感知的注意力和容量限制：Merit Bruckmaier，Ilias tachtsidis，Phong Phan和Nilli Lavie，2020年8月3日，Neurocience.doi杂志：
10.1523 / Jneurosci.2368-19.2020

该研究得到了经济和社会研究委员会，丰田汽车欧洲和惠康的支持。

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