身体に占める頭脳の消費エネルギーの割合について

質問

アインシュタイン、羽生善治、パスカル、アウグスティヌスといった完全な解を得ることが不可能で深い思考が必要と言われている分野に所属しているトップの人たちは一体どの程度の物理的エネルギー（熱量）を割いていると思いますか？

理由などもあわせて教えていただけると余計に興味深いです。

回答No.1

moto_koukousei

普通の健常人と、アインシュタイン、羽生善治、パスカル、アウグスティヌスといった人とで、(脳消費エネルギー/全消費エネルギー)に大きな変わりはないと思います。

{特別に身体活動をしておらず、(頭脳を使っている)と一般的に言われる状態}での比較と考えます。
(頭脳を使っている)状態での比較だと、もしかすると、アインシュタイン、羽生善治、パスカル、アウグスティヌスといった人は、普通の健常人よりも(脳消費エネルギー/全消費エネルギー)は少ない可能性もあるのではないかと思います。

理由

1)　消費エネルギーは、1分間あたりの血流量と関係しているとみます。
2)　心拍出量の15%の血流量が脳に流れているとされていますが、筋肉の多い人と筋肉の少ない人では全血流量も大きく違います。　(脳血流/全血流)比率は、健常人でも人によってもともと大分違います。　そのよくある差の程度を越えて、アインシュタイン、羽生善治、パスカル、アウグスティヌスなどが違うとは思えません。
3)　加齢で脳血流は減少しますが、心拍出量も減少します。　(脳血流/全血流)比率の加齢変化を見たことがありませんが、30歳から50歳までの低下を筋肉量と頭脳の明晰さで比べた場合、筋肉量の低下のすごさにはかなわないと思います。　このケースでは、加齢によって全血流が減少するので、(脳血流/全血流)比率は上昇していると推定できます。　20歳前後の一番頭脳明晰な時期よりも、加齢で(脳血流/全血流)比率は上昇していると推察すると、頭脳の明晰さと、(脳血流/全血流)比率、(脳消費エネルギー/全消費エネルギー)に相関があると考えるのは、妥当とは思えません。
4)　同一人でも、運動時、手足に刺激を受けたとき、思考しているとき、レム睡眠中、ノンレム睡眠中で、脳血流量は変化しますが、そうした脳血流の変化率の個人差を調べたものをみたことがありません。　同一人に関して、そうした変化を(脳血流/全血流)比率の変化として調べたものをみたことがありません。　入眠初期のノンレム睡眠(覚醒から離れた睡眠)時に発汗し、深部体温が低下するのに、末梢は血行が増加し手足の温度が上昇します。　頭脳の明晰～脳が眠っている変化と、(脳血流/全血流)比率、(脳消費エネルギー/全消費エネルギー)に、単純な相関があると考えるを妥当とする、何からかの情報を持っていません。
5)　運動機能の比較ですが、上手い投手や打者とへたくそな投手や打者で、筋肉への血流量に差があると思えません。体操やフィギャアスケートでも、上手/下手は、血流量や消費エネルギーの大小とは別のことに属すると思います。　受験の偏差値で、50前後の人と70異常の人の比較、アインシュタイン、羽生善治、パスカル、アウグスティヌスといった人と、普通の健常人との比較で、脳血流量や脳での消費エネルギーに基本的な差もないのではないかと、想像します。
6)　自分の経験です。　それなりに難しいことを懸命にやっているときには特に感じないのですが、不得意で知識などが不足している関連で試験を受けることがあり、その時には頭に血が上った/熱くなった感じがしました。血流量や脳血流量を調べたのではないですが、その時には頭部血流も増加したし、頭部血流/全血流の比率も上昇したのだと思っています。　他人からみてあるいは平均的にみて、難度があることに頭を使っているからといって、頭部血流/全血流の比率が上昇するものではないと、自分では思っています。
7)　脳の中の部分的活動状況を調べた研究者がいます。それらの複数の研究によると、難しいことをやっているかどうかで脳の活動量が決まるのではないようです。
パソコンの迷路ゲームをしているとき、血流変化をPETで調べたところ、ゲーム中は前頭正中部の広い範囲で血流が減少した、パソコン用のドライビングゲームをしているときfMRIで調べたところ、前頭前野後部の活動が低下したそうです。　学習が進むに従って前頭前野の活動が小さくなり、目標志向課題をしているときに正中前頭部付近の活動が低下しているそうです。　http://www.chara-labo.com/hiraki.pdf　むしろ、その分野で習熟している人は、無駄に脳を使わず、必要な部分だけをちょこっと活動させることで、高い成果を得ているように思います。　もしかすると、優れた頭脳を働かせているように見える人は、似たことに取り組もうとしている普通の人よりも、脳の全体や前頭前野の活動は穏やかで、脳血流も多くせず、冷えた頭脳活動で、(脳血流/全血流)比率も多くなく、(脳消費エネルギー/全消費エネルギー)も少ないのかもしれません。

お礼

ご回答ありがとうございました。

補足

血流量との関係や、そこから言えることに関しては大筋納得が行きました。

１～６にかんしては大筋納得行きましたが最後の血流変化の実験についてお聞きしたいのですがよろしければ補足への回答をお願いします。

実験の人たちは熟練すればするほど同じような作業についての情報を引き出すことができるようになり、必要情報処理能力が低下し、作業に慣れて、集中力が低下するため、血流量が下がったための結果ということは十分ありえませんか？

彼らは同じ場所にとどまることはないようです。
羽生善治なら読み。
アインシュタインなら彼がが言うには演繹的に新しい発見をするのではなく、答えの全体像を思いついてからそれに向けて証明をする。

そう考えるとエネルギー効率が上がったとしても直ぐに次のステップに行くことになりますので血流量は変わらないと思うのです。
そしてすこし調べるともう一つ棋士のアマチュアに比べ、プロは線条体という部分が活発に活動しているそうです。
そうしてアインシュタインについても調べてみるとどうやら普通の人とは違った部分が発達しているそうです。

こう考えるとやはり彼らは脳に使うエネルギーが多いと感じるのですがどうなんでしょうか？