يعتبر الدماغ البشري مستودع الذات، وبناء الذكريات، والاستنتاجات، والرغبات التي تشكل شخصياتنا، ويوجد في الدماغ البشري حوالي 86 مليار خلية عصبية، لو جمعناها لكانت بحجم حبة الغريب فروت. يستهلك دماغنا عُشْر سعرة حرارية في الدقيقة، فقط للبقاء على قيد الحياة، وإذا قارنا هذه الطاقة مع تلك التي تستهلكها عضلاتنا؛ فإن المشي يحرق حوالي أربع سعرات حرارية في الدقيقة، ويمكن أن نحرق لدى ممارسة رياضة ملاكمة الرفس (kickboxing) عشر سعرات حرارية كاملة في الدقيقة (لذلك جرّب رياضة ملاكمة الرفس إذا كنت تحاول إنقاص الوزن). لكن ماذا عن الطاقة التي تستهلكها في أثناء التفكير أو قراءتك لهذا المقال؟ وهل يختلف معدل الاستهلاك كلما زادت شدة التفكير؟ هذا ما سنحاول معرفته في هذا المقال، لذلك اشحن طاقتك العقلية ولننطلق.
* تعرّف إلى قدرات دماغك إذا أردنا المقارنة بين قدرات الدماغ وقدرات أقوى حاسوب عملاق في العالم حالياً، فإننا سنجد فرقاً بينهما من ناحية معدل استهلاك الطاقة، يعد أقوى حاسوب إلكتروني في العالم حالياً هو الحاسوب العملاق تيتان Titan، وهو موجود في مختبر أوك ريدج الوطني في تينيسي، في أميركا، والذي يمكنه إجراء 17.6 كوادريليون من عمليات الفاصلة العائمة في الثانية (أو 17.6 بيتافلوب).
في حين يُقدّر أن قوة الحوسبة عند عقل الإنسان تعادل (1 إيكسافلوب) أو 57 مرة أكبر من قدرة تيتان.
بالتأكيد، فيما يتعلق بقوة المعالجة الكاملة، فإن الآلات ستتفوّق بلا شك على البشر، كما يقول البعض خلال عقد، ولكن دعونا نضع ذلك في منظوره الصحيح. تذكر أن الدماغ البالغ يستخدم حوالي 20 واط، مما يعني أن إنتاجيته تبلغ حوالي 50 بيتافلوب لكل واط.
خرج الحاسوب العملاق النموذجي أقل بقليل من (2.5 جيجافلوب) لكل واط، وهو يشكل 1/20 مليون من كفاءة الدماغ، ولتسهيل الأمر قليلاً؛ يعد حاسوب تيتان العملاق وحشاً حسابياً بقدرة 8.2 ميغاواط، وهو يبرد بسائل يملأ مبنى بحجم منزل كبير في الضواحي، وفي حين أن النموذج البشري أقوى وتضعه تحت قبعتك الصغيرة.
* ولكن أين تذهب السعرات الحرارية؟ يتكون الدماغ من الخلايا العصبية، والخلايا التي تتواصل مع الخلايا العصبية الأخرى، وتنقل الرسائل من وإلى أنسجة الجسم، وتنتج الخلايا العصبية مواد كيميائية تسمى الناقلات العصبية لنقل إشاراتها.
لإنتاج الناقلات العصبية، تستخرج الخلايا العصبية 75٪ من السكر في الدم (السعرات الحرارية المتاحة)، و20٪ من الأكسجين من الدم، وقد كشفت فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET scan) أن دماغك لا يحرق الطاقة بشكل متجانس، فالفص الأمامي للدماغ هو المكان الذي يحدث فيه تفكيرك، لذلك إذا كنت تفكر في الأسئلة الكبيرة في الحياة، مثل ما يجب تناوله للغداء لتحل محل السعرات الحرارية التي تحرقها، فإن هذا الجزء من الدماغ سيحتاج إلى المزيد من السكر.
تساعد القراءة بدورها على حرق 1.5 سعرة حرارية في الدقيقة، وعلى الرغم من أن 1.5 سعرة حرارية في الدقيقة قد لا تبدو كبيرة جداً، إلا أنه رقم مثير للإعجاب عندما تأخذ في الاعتبار أن دماغك يمثل فقط حوالي 2٪ من كتلة جسمك، وعندما تضيف هذه السعرات الحرارية على مدار اليوم، فهذا يعني أن عضوا واحدا يستهلك 20٪ أو 260 سعرة حرارية من 1300 سعرة حرارية يحتاجها الشخص العادي في اليوم الواحد، وهذا يعني أيضاً أنه يستهلك 10.8 سعرات حرارية في الساعة، أو 0.18 من السعر الحراري في الدقيقة.
وبالتالي فإن دماغ الإنسان البالغ العادي يعمل على حوالي 12 واط، وهو ما يعادل خُمس الطاقة التي يتطلبها مصباح تقليدي قدرته 60 واط، ومقارنةً بمعظم الأعضاء الأخرى، فإن الدماغ يتسم بالطمع، ولكن مقارنة بالإلكترونيات التي صنعها الإنسان، فإنه موفر للطاقة بصورة مذهلة؛ فالكمبيوتر الخارق "واطسون" من إنتاج شركة IBM الذي هزم أبطال برنامج المسابقات "جيوباردي" يعتمد على تسعين من خوادم IBM Power 750 كل منها يتطلب حوالي ألف واط لتشغيله.
تنتقل الطاقة إلى الدماغ عبر الأوعية الدموية على شكل سكر، ينتقل السكر عبر الحاجز الدموي الدماغي ثم يُستخدم في إنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP، وهو العملة الرئيسية للطاقة الكيميائية داخل الخلايا، وقد أثبتت التجارب التي أُجريت على الحيوانات والبشر أنه عندما تُطلِق العصبونات في منطقة معينة من الدماغ إشارات عصبية، فإنّ الشعيرات الدموية تتمدد في هذا الجزء لإيصال مزيد من الدم، أكثر من المعتاد، بالإضافة إلى دعم هذا الجزء بالمزيد من السكر والأكسجين. هذه الاستجابة المتسقة الثابتة تجعل دراسات التصوير العصبي ممكنة؛ إذ يعتمد التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) على الخصائص المغناطيسية الفريدة للدم المتدفق من وإلى العصبونات التي تطلق الإشارات، وقد أكدت الأبحاث أيضاً أنه بمجرد نقل الأوعية الدموية الممتدة للسكر الإضافي، فإن خلايا الدماغ تتلقاه بحماس على الفور.
انطلاقاً من منطق هذه النتائج، اقترح بعض العلماء ما يأتي: إذا كانت العصبونات التي تطلق الإشارات تحتاج إلى المزيد من السكر، فإن المهام الذهنية المليئة بالتحديات ستتسبب في خفض مستويات السكر في الدم، وبالمثل، فإن تناول الأطعمة الغنية بالسكريات يجب أن يحسِّن أداء مثل هذه المهام، وعلى الرغم من أن عدداً محدوداً من الدراسات قد أكد هذه التوقعات، فإن الدليل بأكمله يشوبه اللبس، ومعظم التغيُّرات في مستويات السكر تتراوح بين الطفيفة إلى المحدودة.
على سبيل المثال، في دراسة أجريت بجامعة نورثمبريا أظهر المتطوعون الذين أتموا سلسلة من المهام اللفظية والعددية انخفاضاً أكبر في مستويات السكر في الدم، مقارنة بمن أُسند إليهم مهمة الضغط على أحد المفاتيح بصورة متكررة، وفي الدراسة نفسها، ساعد مشروب سكري على تحسين الأداء في إحدى هذه المهمات فقط دون غيرها، أما في جامعة جون مورس في ليفربول، فقد خضع متطوعون لنسختين مختلفتين من "اختبار ستروب"، إذ طُلب منهم التعرف إلى لون الحبر الذي طُبعَت به الكلمة بدلاً من قراءة الكلمة نفسها، وفي النسخة الأولى، تطابقت الكلمات والألوان؛ إذ كُتبت كلمة "أزرق" بحبر أزرق اللون، أما في النسخة المخادعة فقد كُتبت كلمة "أزرق" بحبر أخضر أو أحمر اللون. أظهر المتطوعون الذين أجروا المهمة بتحدٍ كبير انخفاضاً أكبر في نسبة السكر بالدم، وهو ما فسره الباحثون بأنه التأثير المباشر لزيادة المجهود الذهني. كما توصلت بعض الدراسات إلى أنه عندما لا يجيد الأشخاص أداء مهمة بعينها، فإنهم يبذلون مجهوداً ذهنياً أكبر، ومن ثَم يستهلكون كميات أكبر من السكر، وبالمثل، كلما زادت مهارات الشخص زادت كفاءة الدماغ في استخدام الطاقة وانخفضت نسبة السكر التي يحتاج إليها.
ولكن ما عقَّد الأمر أن دراسة واحدة على الأقل تشير إلى عكس ذلك؛ أنه كلما كان الدماغ أكثر براعة ومهارة، كان استهلاكه للطاقة أكبر.
* هل حرق السعرات أثناء التفكير يفيد في الرشاقة البدنية؟ لسوء الحظ، لن تجعلك المشاركة في مسابقات الرياضيات رشيقاً جسدياً، لأنه لا يزال عليك تشغيل عضلاتك وممارسة الرياضة لتحظى بعضلات قوية، كما أنّ التأمل في أسرار الكون لا يؤدي إلا إلى حرق ما بين عشرين إلى خمسين سعرة حرارية إضافية يومياً مقارنة بالاسترخاء بجوار حمام السباحة، وفي الواقع تذهب معظم الطاقة التي يستخدمها الدماغ نحو إبقائك على قيد الحياة، سواء كنت تفكر أم لا، فإن دماغك يستمر بالتحكم في التنفس والهضم والأنشطة الأساسية الأخرى.
* السعرات الحرارية والتعب العقلي كما هو الحال في معظم النظم الكيميائية الحيوية، فإن إنفاق الطاقة في الدماغ هو وضع معقد، ويقوم الطلاب بالإبلاغ بشكل روتيني عن الإرهاق الذهني عقب الاختبارات الأساسية، مثل اختبارات SAT أو MCAT الذهنية المجهدة، وقد تبيّن أن سبب الخسائر المادية لمثل هذه الاختبارات الحقيقية، ربما يعود إلى مزيج من التوتر والتركيز، كما وجد الباحثون أن أدمغة الأشخاص الذين يفكرون في لقمة العيش (أو حتى الاستجمام) يصبحون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، إننا نمنح أدمغتنا التمرين عندما نركز على مهام صعبة أو غير مألوفة.
فالحفاظ على التركيز المستمر أو الاستغراق في موضوعات فكرية تتطلب تفكيراً عميقاً لعدة ساعات يحرق ما يكفي من الطاقة بالفعل لدرجة تجعل الشخص يشعر بالإنهاك، ولكن الباحثين لم يتمكنوا من تأكيد هذا لأنهم ببساطة لم يضغطوا بالقدر الكافي على المتطوعين المشاركين في دراساتهم، ففي أغلب التجارب، كان المشاركون يؤدون مهمة واحدة متوسطة الصعوبة، ونادراً ما كانت تستمر لأكثر من ساعة أو ساعتين.
في الواقع يتم وضع الجزء الأكبر من استهلاك الطاقة في الدماغ في الحفاظ على اليقظة، ومراقبة بيئتك للحصول على معلومات مهمة، وإدارة الأنشطة "الداخلية" الأخرى، ويرى الباحثون أن أدمغتنا لا تنفق الكثير من الطاقة خلال المهام الصعبة مقارنةً بالمهام البسيطة.
ويقدر أن الشخص الذي يقوم بأعمال صعبة إدراكياً لمدة ثماني ساعات سيحرق حوالي 100 سعرة حرارية أكثر من الشخص الذي يشاهد التلفاز أو يحلم في الوقت نفسه.
فإذا كنت تفعل شيئاً صعباً بالفعل يستخدم حواس متعددة - شيء مثل تعلم العزف على آلة موسيقية - فقد يصل معدل استهلاك دماغك إلى 200 سعرة حرارية، لكننا نتحدث عن ثماني ساعات تعلم أداة جديدة، وحتى في هذه الجلسة الافتراضية لتعلم الأدوات، فإن قدرة الدماغ على الاستمرار في المهمة ستنخفض عندما تتضاءل مخازنه من السكر.
قد يؤدي شرب غاتوريد Gatorade أو التهام بعض حبوب الهلام إلى تجديد مخازن السكر لديك والمساعدة في استعادة عقلك إلى كامل قوته، لكن السعرات الحرارية في تلك الأطعمة ستفوق أي كمية تحرقها.
ومع ذلك، لا يزال من الممكن أن يكون هناك حرق للسعرات الحرارية بالنسبة للأشخاص الذين يقضون أيامهم في أداء أعمال صعبة عقلياً، حتى لو كنت تحرق فقط عدداً صغيراً من السعرات الحرارية كل يوم، فإن ذلك من الناحية النظرية، قد يضيف ما يصل إلى شيء ذي معنى على مدى فترة 50 أو 60 عاماً، لذا فإن التفكير في الأمور يستحق كل هذا العناء.
* السكريات والكربوهيدرات والأداء العقلي لقد درس العلماء تأثير السكريات والكربوهيدرات على الجسم والدماغ، وقد وجدت إحدى الدراسات أن مجرد شطف الفم بمحلول كربوهيدرات نشط أجزاء من الدماغ تعزز أداء التمرين. ولكن، هل يترجم هذا التأثير إلى تحسين الأداء العقلي؟ إن استعراض تأثيرات الكربوهيدرات والأداء العقلي يؤدي إلى نتائج متضاربة، وهناك أدلة على أن الكربوهيدرات (وليس بالضرورة السكريات) يمكن أن تحسن الوظيفة العقلية، ولكن العديد من المتغيرات تؤثر على النتيجة، بما في ذلك مدى تنظيم جسمك لسكر الدم والعمر والوقت من اليوم وطبيعة المهمة ونوع الكربوهيدرات.
* الرياضة والأداء العقلي توصل مؤلفو مراجعات بحثية إلى دراسات توضح أن ممارسة التدريبات الرياضية المعتدلة تحسِّن من قدرة الشخص على التركيز، ففي إحدى الدراسات على سبيل المثال، حقق الأطفال الذين مارسوا رياضة المشي على السير الكهربائي لمدة عشرين دقيقة نتائج أفضل في أحد اختبارات الإنجاز الأكاديمي مقارنة بنظرائهم الذين مارسوا القراءة بهدوء قبل الامتحان، فلو كان المجهود الذهني والقدرة الذهنية يعتمدان ببساطة على نسبة السكر المتاحة، لكان الأطفال الذين مارسوا الرياضة، وحرقوا قدراً أكبر من الطاقة، حققوا نتائج أسوأ من نظرائهم الهادئين.
* خلاصة القول يستهلك الدماغ حصة غير متناسبة من الطاقة، ويذهب معظمها إلى التفكير، ولما كان الأمر كذلك، يقول بعض علماء الدماغ إننا بحاجة إلى إلقاء نظرة مختلفة على ما يجرى هناك، كانت الفكرة القديمة هي أن الدماغ عضو سلبي في الأساس، فهو يقوم برد فعل على المحفزات الخارجية، لكن الآن بعد أن أدركنا أن الأحداث الخارجية لا تغير من استخدام الطاقة الدماغية إلى هذا الحد، تظهر صورة مختلفة: معظم نشاطنا العقلي داخلي تماماً.
من ناحية أخرى قد لا يجدي نفعاً – بالنسبة للأشخاص الذي يريدون أن يفقدوا من وزنهم الزائد - أن يعتمدوا فقط على معدل استهلاك الدماغ للسعرات الحرارية اليومية، وإنما يتوجب عليهم ممارسة الرياضة البدنية أيضاً.
