สมองใช้พลังงานของร่างกายมากแค่ไหน

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

เวลานั่งนิ่ง ๆ อ่านหนังสือหรือมองออกไปนอกหน้าต่าง ร่างกายดูเหมือนไม่ได้ทำอะไรมาก แต่ภายในศีรษะยังมีงานดำเนินอยู่ตลอด ทั้งการรับรู้สิ่งรอบตัว การควบคุมอวัยวะ และการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ประสาท

งานเหล่านี้ต้องใช้พลังงาน แม้สมองจะมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับน้ำหนักตัว ตัวเลขที่มักถูกหยิบมาเล่าคือสมองมีน้ำหนักเพียงส่วนเล็ก ๆ แต่ใช้พลังงานถึงหนึ่งในห้าของร่างกาย ตัวเลขนี้มีเงื่อนไขที่ช่วยให้เข้าใจได้ตรงขึ้น

ในผู้ใหญ่ สมองมีน้ำหนักประมาณ 2% ของน้ำหนักตัว และใช้พลังงานราว 20% ของพลังงานที่ร่างกายใช้ขณะพัก ตัวเลขทั้งสองเป็นค่าประมาณ ไม่ได้หมายความว่าสมองใช้พลังงาน 20% เท่ากันทุกคนและทุกกิจกรรม

ลองนึกภาพผู้ใหญ่ที่หนัก 70 กิโลกรัม ถ้าใช้อัตราส่วน 2% สมองจะหนักราว 1.4 กิโลกรัม ส่วนน้ำหนักที่เหลือประกอบด้วยกล้ามเนื้อ กระดูก ไขมัน อวัยวะอื่น และของเหลวในร่างกาย แม้จะเป็นเพียงส่วนเล็กของน้ำหนักทั้งหมด สมองกลับต้องได้รับพลังงานอย่างต่อเนื่อง

บทความด้านสรีรวิทยาในคลังความรู้ของสหรัฐฯ ระบุสัดส่วนพลังงานขณะพักไว้ใกล้เคียงกับงานทบทวนเรื่องการทำงานของสมองและการใช้พลังงาน ซึ่งอธิบายว่าพลังงานจำนวนมากเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณของเซลล์ประสาท ข้อมูลทั้งสองจึงสนับสนุนภาพเดียวกันว่า สมองใช้พลังงานสูงเมื่อเทียบกับน้ำหนักของตัวเอง

พลังงานถูกใช้ไปกับอะไรบ้าง?

เซลล์ประสาทสื่อสารกันด้วยสัญญาณไฟฟ้าและสารเคมี หลังจากส่งสัญญาณแล้ว เซลล์ต้องใช้พลังงานเพื่อรักษาและคืนสมดุลของสารที่มีประจุไฟฟ้าบริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ เพื่อให้พร้อมทำงานต่อ กระบวนการส่งและจัดการสารสื่อประสาทก็ต้องใช้พลังงานเช่นกัน

สมองยังทำงานในช่วงที่เราไม่ได้ตั้งใจคิดเรื่องยาก ๆ ด้วย เช่น ประมวลผลข้อมูลจากประสาทสัมผัส ดูแลการหายใจ และช่วยควบคุมการทำงานของร่างกาย การนั่งพักจึงไม่ได้แปลว่าสมองหยุดใช้พลังงาน

โดยทั่วไปสมองใช้กลูโคสเป็นเชื้อเพลิงหลัก เลือดช่วยนำกลูโคสและออกซิเจนไปเลี้ยงเนื้อเยื่อสมอง เพื่อนำไปสร้างพลังงานสำหรับการทำงานของเซลล์ ในบางภาวะ เช่น การอดอาหารเป็นเวลานาน สมองสามารถใช้สารที่เรียกว่าคีโตนเป็นเชื้อเพลิงได้ส่วนหนึ่ง

ทำไมต้องระบุว่าเป็นช่วงพัก?

ตัวเลข 20% เปรียบเทียบกับพลังงานรวมของร่างกายในภาวะพัก เมื่อออกกำลังกาย กล้ามเนื้อต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นมาก พลังงานรวมที่ร่างกายใช้จึงเปลี่ยนไป และสัดส่วนของสมองเมื่อเทียบกับยอดรวมก็อาจเปลี่ยนตาม ไม่ควรนำ 20% ไปคำนวณตรง ๆ จากพลังงานที่เผาผลาญในทุกสถานการณ์

ตัวเลขนี้ไม่ได้บอกด้วยว่า ถ้าใช้สมองคิดงานหนักแล้วจะเผาผลาญพลังงานเพิ่มจนทดแทนการเคลื่อนไหวร่างกายได้ สมองมีการใช้พลังงานพื้นฐานอยู่แล้ว ส่วนการเปลี่ยนแปลงระหว่างทำกิจกรรมทางความคิดขึ้นอยู่กับลักษณะงานและบริเวณสมองที่เกี่ยวข้อง

ดังนั้นข้อความที่ว่าสมองหนักประมาณ 2% แต่ใช้พลังงานประมาณ 20% มีหลักฐานรองรับสำหรับผู้ใหญ่ในภาวะพัก เมื่อเติมเงื่อนไขนี้เข้าไป ตัวเลขก็ช่วยให้เห็นภาพชัดขึ้นว่า แม้เราจะอยู่นิ่ง สมองยังต้องใช้เชื้อเพลิงเพื่อรักษาการทำงานของร่างกายและเซลล์ประสาทอยู่เสมอ