Мозг «кормится» энергией глюкозы, ее формула (сжато) — (C>6H>12O>6), то есть в глюкозе шесть атомов углерода, двенадцать водорода и шесть кислорода. Глюкоза поступает в мозг вместе с кровью, вместе с кровью в мозг поступает и свободный кислород из легких, здесь, в мозгу, кислород крови окисляет глюкозу. Для понимания, откуда берется энергия, можно представить, что в самой глюкозе 6 атомов кислорода уже соединены с 3 атомами углерода и уже получен углекислый газ (на самом деле это не так). Тогда в глюкозе остается 3 еще не окисленных атома углерода и 12 водорода. И их окисление (соединение с кислородом в крови с получением углекислого газа и воды) идет с большим выделением энергии. Вот так энергия поступает в мозг, и поступает сюда пятая часть всей энергии, получаемой организмом, — это безусловно установлено. Но вот куда эта энергия девается?
Для ответа на этот вопрос давайте более подробно рассмотрим уже помянутые числа о мощностных характеристиках нашего мозга.
«Энергопотребление обычного человека составляет около 3000 ккал в сутки. Предположим, что масса головного мозга ~ 1,5 кг. Мозг в сутки потребляет около 20 % поступающего кислорода, то есть около 20 % всей энергии, что будет составлять 3000 × 0,2 = 600 ккал. Это означает, что 1 кг мозгового вещества потребляет 600/1,5 = 400 ккал. Тело весом 60 кг (без учета массы мозга) потребляет 3000 — 600 = 2400 ккал в сутки. В среднем 1 кг тела должен при этом использовать 2400/60 = 40 ккал. Таким образом, 1 кг мозга потребляет в десять раз больше энергии, чем другие равные по массе участки тела.
…Из данных физиологии известно, что 1 г серого вещества потребляет приблизительно в пять раз больше крови (кислорода, энергии), чем 1 г белого вещества. Расчет показывает, что если в сутки головной мозг потребляет около 600 ккал, то ~ 480 ккал потребляется серым веществом, а ~ 120 ккал — белым веществом, то есть серое вещество потребляет приблизительно в четыре раза больше энергии, чем белое.
Таким образом, килограмм серого вещества головного мозга должен потреблять 480/0,675 = 710 ккал, для среднего человека (масса тела ~ 60 кг) приблизительно в 18 раз больше энергии, чем остальные участки тела.
Мощность — физическая величина, измеряемая отношением работы (потребленной энергии) к промежутку времени, в течение которого она произведена.
В сутках — 24 часа, 24 × 60 × 60 = 86 400 секунд. Потребляемая энергия 600 (ккал) = 4,18 × 600 000 = 2 508 000 Дж. Подсчитаем мощность деятельности головного мозга: 2 508 000/86 400 = 29 Вт.
Таким образом, каждую секунду мозг потребляет около 30 Дж, которые каким-то образом должны быть преобразованы в работу или в тепло. При этом кора головного мозга потребляет около 24 Дж, а белое вещество — около 6 Дж.