5岁儿童大脑消耗能量远超成人

凤凰探索

    凤凰科技讯 北京时间8月27日消息科学日报报道，美国西北大学人类学家进行的一项最新研究发现，五岁儿童的大脑是个能量怪兽，它所耗费的葡萄糖（大脑的能量来源）是成年人的2倍。

    这项研究帮助解答了一个长久存在的谜题：人类儿童为什么比动物近亲发育的更慢？研究显示流入大脑的能量主导了人类早期身体的新陈代谢，它或可能是人类生长速率为什么更类似典型的爬行动物，而非儿童期的哺乳动物背后的原因。

    这项研究结果被发表在8月25日的期刊《美国国家科学院院刊》上。“我们的发现表明在蹒跚学步和儿童期，人体无法承受快速生长是因为人类大脑发育需要耗费大量的资源，”研究首席作者、美国西北大学温伯格艺术与科学学院的人类学家克里斯托弗·久泽这样说道。“作为人类我们有很多需要学，而学习要求非常复杂且耗费能量的大脑。”

    这项研究首次结合了正电子放射断层成像技术和核磁共振成像大脑扫描数据——这两种技术分别测量了大脑葡萄糖的摄入和大脑容量——结果显示大脑吸收最多资源的年龄正好是身体生长最缓慢的年龄。在4岁时，“大脑流失”处于巅峰期而身体的生长则处于最低值，大脑耗费资源的速率相当于整个身体在休息时耗费能量的66%。

    这项研究支持了有关人类学里长久存在的一个假设，也即儿童生长非常缓慢且依赖性非常强，这是因为在儿童期人体需要转移大部分资源至大脑，从而只剩下少量资源供身体的发育。这也可以解释某些从父母身上观察到的现象。

    “过了一定年龄后，根据体型猜测幼儿或者儿童年龄变得异常困难。”久泽说道。“你只能通过听他说话和观察他的行为来猜测。我们的研究表明这并非巧合。当大脑以闪电速率发展时，身体的发展几乎陷入停滞，这是因为大脑吸收了大多数资源。”

    之前研究认为在出生时大脑对身体造成的资源负担达到最大值——那时大脑大小与身体大小的比率达到最大值。但现在研究人员发现儿童在5岁时大脑使用葡萄糖的量达到最大值。

    “在儿童期大脑耗费资源达到最大值与大脑里的突触在这个年龄时达到极限有关，因为我们需要学习大量知识。在这个顶峰期，大脑会燃烧整个身体在休息时消耗的全部卡路里的2/3，这比其它灵长类动物要多得多，”研究合作作者威廉·伦纳德这样说道。“为了弥补我们大脑沉重的能量负担，儿童成长的比较缓慢，且在这个年龄段身体表现得不那么活跃。我们的研究强烈表明人类在这个阶段成长缓慢是为了为昂贵、负担较重的大脑提供能量。”（编译/严炎刘星）