和身体其他部分一样，我们的大脑需要能量来运作。这篇文章解释了为什么大脑需要如此多的能量，它如何使用能量，以及这些需求如何影响我们的进化。
从健身饮食的角度来看，保证基本饮食（尤其是碳水化合物的摄入）非常重要。当前大脑对减肥的影响尚不明确（大脑和身体竞争能源），但从我们的生活实际来看，能量匮乏时，身体和大脑都会处于迟钝状态。
大脑需要多少能量？
对于处于静息状态的普通成年人来说，大脑消耗了身体20%的能量。大脑的主要功能——通过电信号处理和传输信息——在能量使用方面非常非常昂贵。
具体的能量消耗会随大脑区域的不同而变化，虽然不知道确切的百分比，不过科学家们已经大致确定了能量的去向。在老鼠的大脑皮层，大约四分之一的大脑能量用于维持神经元和神经胶质细胞本身。所有细胞都要经历这个过程才能保持活力。剩下的四分之三被用来发送和处理大脑回路中的电信号。这些数字在人类身上似乎非常相似。
这些能量的大部分被消耗在突触上——大脑细胞之间的微小间隙，在那里信号被发送和接收。与此同时，细胞稳定地将离子泵入细胞间的缝隙中，交换钾和钠来产生电荷。这种泵送作用是大脑回路运作的基础，用时它们也是能量密集型的。
大脑的某些部位或区域比其他部位需要更多的能量吗？
在大脑的两种主要组织——灰质和白质之间——灰质比白质需要更多的能量。白质由一束束轴突组成，含有大量髓鞘，髓鞘是包裹轴突的脂肪物质，能使轴突绝缘，防止电流外泄。由于这种绝缘性，白质所消耗的能量是灰质的20-25%，灰质由树突、细胞体和突触部位组成。
某些功能比其他功能需要更多的能量。负责听觉处理的大脑区域比嗅觉系统或负责记忆的大脑区域需要更多的能量。听觉需要非常快速和精确的信号——以任何方式延迟危险的声音都是没有好处的。相对而言，嗅觉反应会缓慢很多，所以没有同样强烈的能量需求。
当我们努力思考或完成复杂的任务时，会使用更多的精力吗？
大脑需要这种昂贵的能量消耗来运转。大脑永远不会关闭，即使晚上睡觉也是如此，大脑消耗的能量也和白天差不多。当你休息的时候，你的神经元在不断地交流，更新着发生的事情。他们时刻警惕，这是夜间大脑大部分能量被消耗的地方。
如果一项特定的任务需要动用大脑的某个区域，该区域的能量需求确实会增加。如果你和另一个人说话，布罗卡（Broca，与言语相关）区域会变得更加活跃。如果你看到一种明亮的颜色，负责视觉的大脑区域至多增加8%左右的活跃度（比较平稳的活跃度）。
当我们走路时，腿上的肌肉所消耗的能量会比坐着时增加3到4倍。相比走路，大脑需要时时刻刻保持着相对稳定的能量消耗量，不管你是在做复杂的事情，比如解决一道难题，还是眯着眼睛发呆。与作为基准所需的大量能量消耗相比，这种增长是微不足道的（但长时间的思考可能会有很大改变，见下文）。
有一个在大众间流传很广的故事：你只用了你大脑的10%，而一颗神奇的药丸可以释放剩下的90%。你的大部分神经元在很长一段时间内都是相对沉默的，等待着激活后迅速行动起来。它们这样做是为了保持能量效率。如果你一次激活的神经元数量增加了两倍，大脑对氧气的需求就会急剧增加，这可能与你在短跑时腿部肌肉的消耗量一样多。
大脑的能量需求是否影响了人类的进化？
大脑不能储备能量，不像肌肉那样可以储存多余的碳水化合物。大脑需要不断地提供氧气和能量才能正常运转（大脑没有储能物质，几乎都用糖来供能，只有在食物中糖分不足，如长期饥饿或者生酮饮食时候，大脑将以脂肪代谢产物酮体来供能。一个成年人大脑每天大概消耗120克的糖，这些糖大部分为负责产生神经电冲动的钠钾泵供能，所以需要持续稳定地将血糖转运到大脑）。
如果大脑的血液供应被切断或中断（比如中风或头部受伤），神经元就会迅速停止运转。这看起来像是一个设计缺陷，但它是大脑工作不可或缺的。如果大脑中含有储存备用能量的细胞，这些细胞将占据神经元之间的空间。这将增加电信号传输的长度，并且需要更多的能量来完成。人类越强壮，越需要大块肌肉为其储存能量。
早期的有机体可能有神经系统，包括这些故障保险装置。但在数百万年的进化过程中，我们为了提高效率而牺牲了这种后备能力。但它也让我们的大脑更容易受伤。
原文：brainfacts
图片：bing&系统图库
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