Notre cerveau utilise plus d'oxygène lors de l'exécution de tâches plus difficiles. C'est Ingénierie/Pexels
Après une longue journée de travail ou d'étude, votre cerveau peut avoir l'impression d'avoir été vidé de son énergie. Mais notre cerveau brûle-t-il plus d'énergie lorsqu'il fait de l'athlétisme mental que lors d'autres activités, comme regarder la télévision ?
Pour répondre à cette question, nous devons nous pencher sur la salle des machines de notre cerveau : les cellules nerveuses. La principale monnaie énergétique de nos cellules cérébrales est une molécule appelée adénosine triphosphate (ou ATP), que notre corps fabrique à partir de sucre et d'oxygène.
Le suivi de la consommation d'énergie du cerveau peut être effectué en utilisant à la fois du sucre et de l'oxygène, mais l'oxygène est l'option la plus accessible.
Traçage de la consommation d'oxygène, le cerveau comptes environ 20 % de la consommation énergétique du corps, bien qu'il ne représente que 2 % de son poids.
Cela représente environ 0.3 kilowattheure (kWh) par jour pour un adulte moyen, soit plus de 100 fois ce que smartphone typique nécessite quotidien. Et cela équivaut à 260 calories ou 1,088 8,700 kilojoules (kJ) par jour (l'apport énergétique total moyen d'un adulte est d'environ XNUMX XNUMX kJ par jour).
Comment savons nous?
En 2012, le neuroscientifique britannique David Attwell et ses collègues consommation d'oxygène mesurée dans des tranches de cerveau de rat.
Ils ont déterminé que si 25 % des besoins énergétiques sont utilisés pour les activités ménagères, comme l'entretien des parois cellulaires, la majeure partie de 75 % est utilisée pour le traitement de l'information, comme le calcul et la transmission de signaux neuronaux.
Nous ne pouvons pas mesurer la consommation d'énergie cérébrale chez l'homme de cette manière, mais nous pouvons suivre l'oxygène, car une activité cérébrale accrue nécessite plus d'oxygène.
Une approche pour mesurer les changements de consommation d’oxygène de notre corps consiste à mesurer le CO ? niveaux via un appareil de capnographie (où l'air entre dans un tube). Cela oblige les participants à porter un masque, mais autrement non-invasive.
La recherche montre en effet qu'une charge mentale accrue (comme l'exécution de calculs mentaux, le raisonnement ou le multitâche) est liée à une consommation d'oxygène accrue (mesurée par CO? libérer).
Cependant, l'augmentation de la consommation d'oxygène pourrait également être due au fait que tout le corps réagit à une situation émotionnelle et stressante et ne reflète pas les changements réels de l'activité cérébrale.
Pouvons-nous mesurer l'utilisation de l'oxygène uniquement dans le cerveau ?
C'est compliqué. L'activité cérébrale accrue déclenche un apport accru de sang riche en oxygène. Cet apport supplémentaire de sang riche en oxygène est spécifique à la région et peut (littéralement) être canalisé avec une précision micrométrique vers les neurones actifs.
Comme le sang et son oxygène sont faiblement attirés par champs magnétiques, nous pouvons utiliser l'IRM (imagerie par résonance magnétique), un outil sans rayonnement, pour obtenir une mesure, bien qu'indirecte, de l'activité cérébrale.
Mais malheureusement, nous ne pouvons pas utiliser l'IRM pour nous dire combien d'énergie notre cerveau utilise pour différentes activités mentales. Les études IRM ne peuvent identifier que des différences relatives dans l'activité cérébrale et la consommation d'énergie plutôt que des valeurs absolues.
Cela a du sens, cependant, étant donné que notre cerveau est toujours allumé et a donc toujours des besoins énergétiques. Même par moments, nous pourrions considérer avec désinvolture des états d'esprit oisifs, nous traitons toujours de grandes quantités d'informations.
Premièrement, il y a l'entrée sensorielle omniprésente : nous ne passons généralement pas notre journée dans un réservoir de flottaison sombre.
Deuxièmement, notre activité mentale, même dans un état apparemment sans tâche, rebondira sur nous en nous remémorant des événements passés et en planifiant notre avenir.
Enfin, il y a nos émotions qui, même subtiles (comme des sentiments de sérénité ou d'incertitude), sont le produit de l'activité cérébrale et s'accompagnent donc d'un coût énergétique permanent.
Alors, de combien l'activité cérébrale augmente-t-elle ?
Prenons quelque chose de simple, comme prêter attention. Des études IRM ont montré que la surveillance attentive d'objets en mouvement par rapport à leur observation passive augmente l'activité cérébrale dans notre cortex visuel en autour 1%.
Cela ne semble pas grand-chose, d'autant plus que le lobe occipital, qui abrite le cortex visuel (qui donne un sens à ce que nous voyons), ne constitue que environ 18% de notre masse cérébrale.
Mais curieusement, le traitement de l'information visuelle conduit à une réduction d'activité dans les zones auditives, ce qui signifie que nous dépensons moins d'énergie pour traiter les sons dans notre environnement. Cela fonctionne également dans l'autre sens : lorsque nous prêtons attention aux informations auditives, nous réduisons notre activité de traitement visuel.
Au niveau du cerveau entier, le coût de l'attention à un stimulus visuel est probablement déjà compensé par des économies dans le traitement auditif.
Notre cerveau fait des compromis lorsque nous nous concentrons sur différentes choses. Shutterstock
Donc, en un mot, la recherche nous dit que l'activité mentale est en effet liée à une consommation d'énergie accrue. Pourtant, l'augmentation est minime, spécifique à la région et souvent compensée par des baisses d'énergie dans d'autres domaines.
Alors pourquoi nous sentons-nous épuisés après trop d'activité mentale ?
C'est probablement le résultat d'un stress mental. Les tâches mentales complexes sont généralement aussi éprouvantes sur le plan émotionnel et conduisent à activation accrue de notre système nerveux sympathique, entraînant finalement une fatigue mentale et physique.
La bonne nouvelle est que nous n'avons pas à craindre qu'une trop grande activité mentale draine l'énergie de notre cerveau. Mais c'est quand même une bonne idée de respecter son rythme pour éviter la surcharge mentale, le stress et la fatigue.
A propos de l'auteur
Olivier Baumann, professeure adjointe, École de psychologie, Université Bond
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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