Tra ottobre e giugno escono da auditorium, palestre e aule, i loro occhi si adattano alla luce del sole mentre le loro dita armeggiano per risvegliare i telefoni cellulari che sono rimasti in silenzio per quattro ore consecutive. Alcuni alzano una mano sulla fronte, come se cercassero di eliminare il mal di testa. Altri indugiano davanti al parcheggio, sicuri di cosa fare dopo. Sono assolutamente esausti, ma non a causa di una faticosa attività fisica., Piuttosto, questi studenti delle scuole superiori hanno appena preso il SAT. “Ero profondamente addormentato non appena sono tornato a casa”, ha detto Ikra Ahmad a The Local, un blog del New York Times, quando è stata intervistata per una storia su ” SAT hangover.”
L’esaurimento mentale temporaneo è un fenomeno genuino e comune, che, è importante notare, differisce dall’affaticamento mentale cronico associato alla regolare privazione del sonno e ad alcuni disturbi medici. La stanchezza mentale quotidiana ha senso, intuitivamente. Sicuramente il pensiero complesso e la concentrazione intensa richiedono più energia dei processi mentali di routine., Proprio come l’esercizio fisico vigoroso stanca i nostri corpi, lo sforzo intellettuale dovrebbe drenare il cervello. Ciò che l’ultima scienza rivela, tuttavia, è che la nozione popolare di esaurimento mentale è troppo semplicistica. Il cervello recupera continuamente enormi quantità di energia per un organo delle sue dimensioni, indipendentemente dal fatto che stiamo affrontando il calcolo integrale o facendo clic sui primi 10 LOLcats della settimana. Anche se i neuroni che sparano evocano sangue, ossigeno e glucosio extra, qualsiasi aumento locale del consumo di energia è piccolo rispetto all’assunzione di base golosa del cervello., Quindi, nella maggior parte dei casi, brevi periodi di ulteriore sforzo mentale richiedono un po ‘ più di cervello del solito, ma non molto di più. La maggior parte degli esperimenti di laboratorio, tuttavia, non ha sottoposto i volontari a diverse ore di acrobazie mentali impegnative. E qualcosa deve spiegare la sensazione di esaurimento mentale, anche se la sua fisiologia differisce dalla fatica fisica. Semplicemente credere che il nostro cervello abbia speso un sacco di sforzi potrebbe essere sufficiente per renderci letargici.
Brainpower
Anche se il cervello umano adulto medio pesa circa 1.,4 chilogrammi, solo il 2 per cento del peso corporeo totale, richiede il 20 per cento del nostro tasso metabolico a riposo (RMR)—la quantità totale di energia che i nostri corpi consumano in un giorno molto pigro di nessuna attività. RMR varia da persona a persona a seconda dell’età, sesso, dimensioni e salute. Se assumiamo un tasso metabolico a riposo medio di 1.300 calorie, allora il cervello consuma 260 di quelle calorie solo per mantenere le cose in ordine. Sono 10,8 calorie ogni ora o 0,18 calorie ogni minuto. (Per fare un confronto, vedi la tabella delle calorie bruciate di Harvard durante le diverse attività)., Con un po ‘ di matematica, siamo in grado di convertire un numero in una misura di potenza:
—il ritmo metabolico a Riposo: 1300 kilocalorie, o kcal, il tipo utilizzato in nutrizione
-1,300 kcal sulle 24 ore = 54.16 kcal all’ora = 15.04 gram calorie al secondo
-15.04 gram calorie/sec = 62.93 joule/sec = circa 63 watt
-20 per cento di 63 watt = 12.6 watt
in Modo tipico di un cervello umano adulto gira intorno a 12 watt—un quinto della potenza richiesta da una standard da 60 watt lampadina. Rispetto alla maggior parte degli altri organi, il cervello è avido; snocciolato contro l’elettronica artificiale, è incredibilmente efficiente., Watson di IBM, il supercomputer che ha sconfitto Jeopardy! campioni, dipende da novanta IBM Power 750 server, ognuno dei quali richiede circa mille watt.
L’energia viaggia al cervello attraverso i vasi sanguigni sotto forma di glucosio, che viene trasportato attraverso la barriera emato-encefalica e utilizzato per produrre adenosina trifosfato (ATP), la principale valuta di energia chimica all’interno delle cellule. Esperimenti con animali e persone hanno confermato che quando i neuroni in una particolare regione del cervello si accendono, i capillari locali si dilatano per fornire più sangue del solito, insieme a glucosio e ossigeno extra., Questa risposta coerente rende possibili studi di neuroimaging: la risonanza magnetica funzionale (fMRI) dipende dalle proprietà magnetiche uniche del sangue che scorre da e verso i neuroni di cottura. La ricerca ha anche confermato che una volta che i vasi sanguigni dilatati forniscono glucosio extra, le cellule cerebrali lo lambiscono.
Estendendo la logica di tali risultati, alcuni scienziati hanno proposto quanto segue: se i neuroni di cottura richiedono glucosio extra, quindi compiti mentali particolarmente impegnativi dovrebbero ridurre i livelli di glucosio nel sangue e, allo stesso modo, mangiare cibi ricchi di zuccheri dovrebbe migliorare le prestazioni su tali compiti., Sebbene alcuni studi abbiano confermato queste previsioni, l’evidenza nel suo complesso è mista e la maggior parte dei cambiamenti nei livelli di glucosio varia dal minuscolo al piccolo. In uno studio della Northumbria University, ad esempio, i volontari che hanno completato una serie di compiti verbali e numerici hanno mostrato un calo maggiore della glicemia rispetto alle persone che hanno appena premuto ripetutamente un tasto. Nello stesso studio, una bevanda zuccherata ha migliorato le prestazioni su uno dei compiti, ma non sugli altri., Alla Liverpool John Moores University i volontari eseguirono due versioni del compito Stroop, in cui dovevano identificare il colore dell’inchiostro in cui veniva stampata una parola, piuttosto che leggere la parola stessa: in una versione, le parole e i colori abbinati—il BLU appariva in inchiostro blu; nella versione difficile, la parola BLU appariva in inchiostro verde o rosso. I volontari che hanno eseguito il compito più impegnativo hanno mostrato maggiori cali di glucosio nel sangue, che i ricercatori hanno interpretato come una causa diretta di maggiore sforzo mentale., Alcuni studi hanno scoperto che quando le persone non sono molto brave in un particolare compito, esercitano più sforzo mentale e usano più glucosio e che, allo stesso modo, più sei abile, più efficiente è il tuo cervello e meno glucosio hai bisogno. A complicare le cose, almeno uno studio suggerisce il contrario—che cervelli più abili reclutano più energia.*
Zuccheri non così semplici
Risultati insoddisfacenti e contraddittori degli studi sul glucosio sottolineano che il consumo di energia nel cervello non è una semplice questione di maggiore sforzo mentale che indebolisce più energia disponibile del corpo., Claude Messier dell’Università di Ottawa ha esaminato molti di questi studi. Non è convinto che qualsiasi compito cognitivo modifichi misurabilmente i livelli di glucosio nel cervello o nel sangue. “In teoria, sì, un compito mentale più difficile richiede più energia perché c’è più attività neurale”, dice, “ma quando le persone fanno un compito mentale non vedrai un grande aumento del consumo di glucosio come percentuale significativa del tasso complessivo. Il livello base è un bel po ‘ di energia-anche nel sonno a onde lente con pochissima attività c’è ancora un alto consumo di glucosio al basale.,”La maggior parte degli organi non richiede tanta energia per le pulizie di base. Ma il cervello deve mantenere attivamente concentrazioni appropriate di particelle cariche attraverso le membrane di miliardi di neuroni, anche quando quelle cellule non stanno sparando. A causa di questa manutenzione costosa e continua, il cervello di solito ha l’energia di cui ha bisogno per un po ‘ di lavoro extra.
Gli autori di altri documenti di revisione hanno raggiunto conclusioni simili. Robert Kurzban dell’Università della Pennsylvania indica studi che dimostrano che l’esercizio moderato migliora la capacità delle persone di concentrarsi., In uno studio, ad esempio, i bambini che hanno camminato per 20 minuti su un tapis roulant si sono comportati meglio in un test di rendimento scolastico rispetto ai bambini che leggono tranquillamente prima dell’esame. Se lo sforzo mentale e la capacità erano una semplice questione di glucosio disponibile, allora i bambini che esercitavano—e bruciavano più energia—avrebbero dovuto comportarsi peggio dei loro coetanei quiescenti.,
L’influenza della difficoltà di un compito mentale sul consumo di energia “sembra essere sottile e probabilmente dipende dalla variazione individuale dello sforzo richiesto, dall’impegno e dalle risorse disponibili, che potrebbero essere correlate a variabili come età, personalità e gluco-regolazione”, ha scritto Leigh Gibson dell’Università di Roehampton in una recensione sui carboidrati e sulla funzione mentale.
Sia Gibson che Messier concludono che quando qualcuno ha problemi a regolare correttamente il glucosio—o ha digiunato a lungo—una bevanda zuccherata o un cibo possono migliorare le loro prestazioni successive su determinati tipi di compiti di memoria., Ma per la maggior parte delle persone, il corpo fornisce facilmente quel poco glucosio extra di cui il cervello ha bisogno per uno sforzo mentale aggiuntivo.
Corpo e mente
Se i compiti cognitivi impegnativi consumano solo un po ‘ più di carburante del solito, cosa spiega la sensazione di esaurimento mentale dopo il SAT o una maratona mentale altrettanto estenuante?, Una risposta è che mantenere la concentrazione ininterrotta o navigare in un territorio intellettuale esigente per diverse ore brucia davvero abbastanza energia da lasciare una sensazione prosciugata, ma che i ricercatori non hanno confermato questo perché semplicemente non sono stati abbastanza duri con i loro volontari. Nella maggior parte degli esperimenti, i partecipanti svolgono un singolo compito di moderata difficoltà, raramente per più di un’ora o due. “Forse se li spingessimo di più e convincessimo le persone a fare cose in cui non sono brave, vedremmo risultati più chiari”, suggerisce Messier.,
Altrettanto importante per la durata dello sforzo mentale è l’atteggiamento nei suoi confronti. Guardare un film biografico emozionante con una narrazione complessa eccita molte diverse regioni del cervello per ben due ore, eppure le persone in genere non si vergognano fuori dal teatro lamentandosi della stanchezza mentale. Alcune persone regolarmente rannicchiarsi con romanzi densamente scritti che altri potrebbero gettare attraverso la stanza in frustrazione. Completare un cruciverba complesso o un puzzle di sudoku di domenica mattina di solito non rovina la capacità di concentrarsi per il resto della giornata—infatti, alcuni sostengono che affina il loro stato mentale., In breve, le persone di routine godono di attività intellettualmente tonificanti senza soffrire di esaurimento mentale.
Tale stanchezza sembra molto più probabile che segua uno sforzo mentale prolungato che non cerchiamo per il piacere—come il SAT obbligatorio—specialmente quando ci aspettiamo che il calvario drenerà il nostro cervello. Se pensiamo che un esame o un puzzle sarà difficile, spesso lo sarà. Gli studi hanno dimostrato che qualcosa di simile accade quando le persone esercitano e praticano sport: una grande componente dell’esaurimento fisico è nelle nostre teste., Nella ricerca correlata, i volontari che hanno pedalato su una cyclette dopo un test computerizzato di 90 minuti di attenzione sostenuta hanno smesso di pedalare dall’esaurimento prima dei partecipanti che hanno guardato documentari emotivamente neutri prima dell’allenamento. Anche se il test di attenzione non ha consumato molta più energia rispetto alla visione di film, i volontari hanno riferito di sentirsi meno energici. Quella sensazione era abbastanza potente da limitare le loro prestazioni fisiche.
Nel caso specifico del SAT, qualcosa oltre il puro sforzo mentale probabilmente contribuisce allo stupore post-esame: lo stress., Dopo tutto, il cervello non funziona nel vuoto. Anche altri organi bruciano energia. Sostenere un esame che determina parzialmente dove si trascorreranno i prossimi quattro anni è abbastanza snervante da inviare ormoni dello stress che nuotano attraverso il flusso sanguigno, indurre sudorazione, accelerare i battiti cardiaci e incoraggiare le posture del corpo irrequiete e contorte. Le prove SAT e simili non sono solo mentalmente tassare-sono fisicamente estenuanti, anche.,
Uno studio piccolo ma rivelatore suggerisce che anche le sfide intellettuali leggermente stressanti cambiano i nostri stati emotivi e comportamenti, anche se non alterano profondamente il metabolismo cerebrale. Quattordici studentesse canadesi universitari sia seduti intorno, riassunto un passaggio di testo o completato una serie di attenzione computerizzata e test di memoria per 45 minuti prima di banchettare con un pranzo a buffet. Gli studenti che hanno esercitato il loro cervello si sono aiutati a circa 200 calorie in più rispetto agli studenti che si sono rilassati., Anche i loro livelli di glucosio nel sangue fluttuavano più di quelli degli studenti che si sono appena seduti lì, ma non in modo coerente. I livelli dell’ormone dello stress cortisolo, tuttavia, erano significativamente più alti negli studenti il cui cervello era occupato, così come le loro frequenze cardiache, la pressione sanguigna e l’ansia auto-riferita. Con ogni probabilità, questi studenti non mangiavano di più perché il loro cervello sparuto aveva disperatamente bisogno di più carburante; piuttosto, stavano mangiando stress.
Messier ha correlato spiegazione per la stanchezza mentale di tutti i giorni: “La mia ipotesi generale è che il cervello è un barbone pigro”, dice., “Il cervello ha difficoltà a rimanere concentrato su una sola cosa per troppo tempo. È possibile che la concentrazione sostenuta crei alcuni cambiamenti nel cervello che promuovono l’evitamento di quello stato. Potrebbe essere come un timer che dice, ‘ Va bene hai finito ora. Forse al cervello non piace lavorare cosi ‘ tanto a lungo.”
*Nota del redattore: Le ultime due frasi del settimo paragrafo sono state modificate dopo la pubblicazione per chiarezza e precisione
