„Daugiaužduotiškumas išsekina smegenis“

Gyvuoja mitas, kad naudojame tik 10％ smegenų, o likę 90％ tariamai veikia kaip tam tikras „atsarginis tūris“. Du trečdaliai amerikiečių ir daugiau nei ketvirtadalis gamtos mokslų mokytojų tiki šiuo mitu, kuris, galbūt, ir yra idėjos, kad galima atlikti kelis uždavinius vienu metu ir įveikti trikdžius „valios jėga“, pagrindas.

Tačiau tai tik energijos suvartojimo klausimas. Kai tik išmatuojame, kaip mūsų smegenys iš tikrųjų naudoja energiją, prielaida apie kokias nors nenaudojamas atsargas neatsilaiko kritikos. Nėra vartų, kuriuos būtų galima atidaryti, kad gautume papildomos energijos, kurią galėtume panaudoti daugiafunkciniam darbui ar generuoti genialias mintis.

Per pastaruosius 2,5 milijono metų žmogaus smegenys augo proporcingai daug greičiau nei žmogaus kūnas. Mūsų centrinė nervų sistema yra devynis kartus didesnė, nei būtų galima tikėtis iš mūsų svorio žinduolio. Žievė sudaro 80％ smegenų tūrio, o jos didžiulis energijos suvartojimas lėmė, kad mūsų protėviai nuolat ieškojo kaloringo maisto ir galiausiai išmoko jį ruošti. Maisto apdorojimas suteikė galimybes lengviau įsisavinti maisto kalorijas, kaip ir suvartoti baltymus bei angliavandenius, kurių neįmanoma virškinti žalios formos.

Žiurkės ar šuns smegenys sunaudoja apie 5％ gyvūno gaunamos energijos. Beždžionės smegenys – 10％. Suaugusio žmogaus smegenys sudaro tik 2％ kūno masės, bet suvartoja 20％ kalorijų, vaiko smegenys suvartoja 50％, o kūdikio – net 60％. Didelis smegenų kiekis yra brangus kalorijų požiūriu, o tai reiškia, kad energijos suvartojimas yra ribojantis veiksnys, nepriklausomai nuo konkrečių smegenų dydžio.

Elektros impulsų generavimas ląstelėje taip pat yra reikalauja daug energijos. Tai žinome iš bendrosios anestezijos tyrimų. Praradus sąmonę, smegenų veikla palaipsniui silpnėja iki „izolektrinės būsenos“, kai pusė sudeginamų kalorijų sunaudojama tiesiog „techninei priežiūrai“ — natrio ir kalio jonų pumpavimui per ląstelių membranas, siekiant palaikyti ramybės elektros krūvį, kuris išlaiko fizinę smegenų struktūrą. Šis nepertraukiamas pumpavimas pats savaime patvirtina, kad smegenys yra tikras energijos rijikas.

Net jei vienu metu veiktų tik maža procentinė dalis smegenų neuronų, energijos apkrova impulsams generuoti visose smegenyse vis tiek būtų nepakeliamai didelė. Čia pasireiškia amžinas evoliucijos efektyvumas. Kiekvienu momentu aktyvuojant tik nedidelę ląstelių dalį – kažkas panašaus į retą kodavimą (sparse coding) — sunaudojama mažiausiai energijos, nors perduodama daugiausiai informacijos, nes nedaug signalų po smegenis gali sklisti tūkstančiais galimų kelių.

Pagrindinis reto kodavimo schemos trūkumas – didelė mūsų 86 milijardų neuronų palaikymo kaina. Yra neuronų, kurie niekada neveikia (t. y. ląstelės nesukuria pakankamai stiprios srovės, praeiti per aksoną ir sinapsę į kitą neuroną). Tai reiškia, kad jie yra pertekliniai ir evoliucija jau seniai turėjo jų atsikratyti? Tačiau taip neatsitiko. Natūralios atrankos būdu evoliucija nustatė optimalų ląstelių skaičių, kurį smegenys gali išlaikyti aktyviomis bet kuriuo metu. Šis skaičius priklauso nuo santykio tarp neuronų palaikymo ramybės būsenoje išlaidų ir papildomų išlaidų signalui perduoti per aksoną. Siekiant maksimalaus efektyvumo, nuo 1 iki 16 procentų ląstelių turi būti aktyvios bet kuriuo metu. Mes naudojame 100 procentų savo smegenų, tiesiog ne visas vienu metu.

Šio balanso palaikymas yra dalis homeostazės, kurią galima įsivaizduoti kaip biudžetą, kurio valiuta yra visos metabolinės molekulės, palaikančios mūsų 86 milijardus neuronų. Kaip ir finansiniame biudžete, gali atsirasti metabolinis deficitas, ir jūsų „apskaitos knyga“ taps neigiama. Kai tai atsitinka, smegenys pernelyg brangius procesus „apkarpo“, o tai pasireiškia nuovargiu, nuoboduliu, absurdiškomis klaidomis ir neaiškumo migla.

Budrumo ir sąmonės palaikymas, perjungimas, dėmesio sutelkimas ir išlaikymas – tai labiausiai energijos reikalaujantys mūsų smegenų veiksmai. Didelė žievės aktyvumo energetinė vertė paaiškina, kodėl mums reikalingas selektyvus dėmesys (sutelkimas į vieną užduotį vienu metu) ir kodėl daugiaužduotiškumo idėja yra pasmerkta žlugti.

republic.ru

„Jūsų akmens amžiaus smegenys ekranų amžiuje: kaip susidoroti su skaitmeniniu išsiblaškymu ir jutimų pertekliumi“, autorius Richard E. Cytowic (The MIT Press, 2024)