當面對非常複雜的問題時，你有沒有偶爾感覺到腦容量不夠？甚至，「睜眼瞎」般錯過了很多非常重要的信息。
北京時間8月4日，發表在
《JNeurosci》上的一項新研究中，來自
倫敦大學學院（UCL）的研究團隊使用一種測量腦細胞代謝的大腦成像方法，給出了關於「腦容量不夠」的神經生理學解釋：由於恆定且有限的能量供應，我們的大腦對一次能處理的信息量有一個上限。這項新研究發現，
專注（集中注意力）可以改變大腦分配有限能量的方式。當大腦在處理我們所關注的事物時會使用更多的能量，而分配給我們注意力之外的能量就會減少。研究通訊作者、UCL認知神經科學研究所的Nilli Lavie教授解釋說：「人腦的運轉需要大量能量。我們知道，即使在休息的時候，大腦也會不斷地消耗大約20%的代謝能量，但普遍觀點認為，當大腦有更多信息需要處理時，這種持續但有限的能量供應不會增加。如果大腦的能量供應受到嚴格限制，我們猜測大腦在處理具有挑戰性任務時，可能會從其他功能中轉移出來能量，並優先處理我們所關注的事情。」
實際結果表明，當我們的任務變得更加複雜時，大腦確實會將更少的能量分配給那些對我們注意力之外信息做出響應的神經元。這就解釋了為什麼我們會出現無意識失明，即「睜眼瞎」，導致各種注意力無法集中的現象。在這項研究中，由認知神經科學家和生物醫學工程師組成的研究團隊使用無創光學成像方法測量了大腦代謝。通過這種方式，他們可以看到當參與者集中注意力在一項任務上時，大腦各區域消耗了多少能量，以及當這項任務對神經計算的要求更高時，這些能量如何變化。
研究人員使用了寬帶近紅外光譜來測量細胞色素C氧化酶（oxCCO）的水平，oxCCO是與腦細胞線粒體能量代謝有關的標誌物。該研究合著者、UCL認知神經科學研究所Ilias Tachtsidis教授說：「寬帶近紅外光譜技術是我們在UCL開發的一種光學大腦監測技術，通過使用這種技術，我們能更好地測量細胞色素C氧化酶的水平，它在新陳代謝中起著不可或缺的作用。」研究人員測量了18名男性和女性志願者在進行複雜或簡單的視覺搜索任務時大腦視覺皮層不同區域的新陳代謝。當參與者在高感知負荷（複雜特徵連接搜索）或低負荷（特徵彈出搜索）下執行快速序列視覺搜索任務時，研究人員記錄了他們視覺皮層的oxCCO水平。在隨機的一半試驗中，會出現一個與任務無關的事件。
他們發現，當任務更為複雜時，對參與刺激作出反應區域的oxCCO水平升高，而對無參與刺激作出反應區域的oxCCO水平降低。這種模式是緊密同步的，顯示了參與和非參與處理之間有限能量供應的權衡。
這項研究結果證明了一種注意力補償機制，大腦會按需調節細胞代謝水平。此外，
該研究為普遍持有的觀點提供了新的證據，即無論智力任務的需求如何，大腦的整體代謝水平都保持不變，並建立了感知能力極限的神經生理學解釋。該研究第一作者，UCL認知神經科學研究所博士生Merit Bruckmaier說：「使用測量細胞內代謝標誌物的方法，比過去使用fMRI成像方法測量大腦血氧水平的研究結論來得更直接，而且更能說明問題。」Lavie說：「
通過這種方式，我們成功地將人們大腦過載的經歷與神經元內部發生的事情聯繫起來，因為一種任務的高能量需求是通過減少與其他任務相關的能量消耗來平衡的。如果我們試圖處理太多的信息，我們可能會因為腦容量的硬限制而感到超負荷的壓力。」Lavie解釋說：「最近幾個月，我們常聽到很多人說，他們感到不知所措，不斷有新聞更新和新的挑戰要克服。當你的大腦處理信息的能量用到最大化時，你很可能無法處理別的信息，你甚至不會注意到一封重要的電子郵件進來，因為你的孩子正在和你說話；或者你可能會錯過了烤箱的計時器，因為你收到了一個意想不到的工作電話。我們的發現可以解釋這些經常令人沮喪的無意識『失明』或『失聰』的經歷。」
論文連結：
https://www.jneurosci.org/content/early/2020/07/24/JNEUROSCI.2368-19.2020