वह कारण जिसके कारण मस्तिष्क शरीर की कुल मात्रा का केवल लगभग 2% होने के बावजूद शरीर की ऊर्जा का इतना बड़ा हिस्सा उपभोग करता है, वह उसके निरंतर कार्य में निहित है। यह अंग पूरी तरह से बंद नहीं होता है, और आराम की स्थिति में भी, यह शरीर के ऑक्सीजन उपभोग का लगभग 20% जिम्मेदार होता है।
यह ऊर्जा व्यय तब भी होता है जब व्यक्ति बैठा हो, आराम कर रहा हो या कोई विशिष्ट गतिविधि नहीं कर रहा हो। इस ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा ग्लूकोज से आता है, जो मस्तिष्क द्वारा उपयोग किए जाने वाले मुख्य ईंधन में से एक है। न्यूरोलॉजी पत्रिका में प्रकाशित एक शोध से पता चलता है कि एक वयस्क मस्तिष्क को प्रतिदिन लगभग 120 ग्राम ग्लूकोज की आवश्यकता होती है, और यह मान व्यक्तिगत परिस्थितियों के अनुसार भिन्न हो सकता है।
मस्तिष्क को अपने अरबों न्यूरॉन्स के कामकाज को बनाए रखने और उनके बीच निरंतर संचार को संभव बनाने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ये कोशिकाएं लगातार संकेत का आदान-प्रदान करती हैं, भले ही कोई सचेत विचार चल रहा हो या नहीं।
इस आदान-प्रदान के लिए, यह मौलिक है कि मस्तिष्क आयनों का संतुलन बनाए रखे, जो विद्युत रूप से आवेशित पदार्थ हैं, कोशिकाओं के अंदर और बाहर दोनों में। सरल शब्दों में, इसका मतलब है कि न्यूरॉन्स को संकेत भेजने के लिए आवश्यक चार्ज अंतर को बनाए रखना, एक ऐसी प्रक्रिया जिसके लिए स्थायी रूप से ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
इस प्रक्रिया में, ग्लूकोज का उपयोग ऑक्सीजन के साथ किया जाता है। एक वयस्क में, आराम के दौरान मस्तिष्क द्वारा ऑक्सीजन की खपत प्रति मिनट लगभग 50 मिलीलीटर तक पहुंच जाती है। ऑक्सीजन कोशिकाओं को ग्लूकोज में संग्रहीत ऊर्जा को शरीर के लिए उपयोग योग्य रूप में परिवर्तित करने में मदद करती है, जिससे अप्रभावी लगने वाले क्षणों में भी मस्तिष्क का कार्य सुनिश्चित होता है।
यह यह भी स्पष्ट करता है कि नींद का मतलब मस्तिष्क ऊर्जा की खपत का रुकना नहीं है। नींद के दौरान, कई क्षेत्र काम करना जारी रखते हैं और महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। इस प्रकार, आराम की स्थिति को निष्क्रिय मस्तिष्क के रूप में नहीं समझा जाना चाहिए।
एक उल्लेखनीय उदाहरण डिफ़ॉल्ट मोड नेटवर्क है। यह शब्द मस्तिष्क क्षेत्रों के एक समूह को संदर्भित करता है जो तब महत्वपूर्ण गतिविधि दिखाते हैं जब व्यक्ति किसी विशिष्ट कार्य पर ध्यान केंद्रित नहीं कर रहा होता है। इस अवधारणा का विवरण न्यूरोइमेजिंग अध्ययनों में दिया गया था और इसे वाशिंगटन यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन के मार्कस ई. राइकल और अन्य शोधकर्ताओं द्वारा 2001 में प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (PNAS) में प्रकाशित लेख 'ए डिफ़ॉल्ट मोड ऑफ़ ब्रेन फंक्शन' के साथ प्रमुखता मिली।
यह नेटवर्क आंतरिक मानसिक प्रक्रियाओं से जुड़ा हुआ है, जिसमें स्मृति से संबंधित पहलू, व्यक्तिगत अनुभवों पर चिंतन और भविष्य की योजना बनाना शामिल है, जो बिना किसी परिभाषित कार्य के विचारों के निरंतर उत्पादन की व्याख्या करने में मदद करता है।
इसके अतिरिक्त, मस्तिष्क इस अवधि के दौरान रक्त परिसंचरण जैसी अन्य महत्वपूर्ण कार्य भी बनाए रखता है, जिसे ऑक्सीजन और ग्लूकोज की आपूर्ति जारी रखनी चाहिए, जबकि न्यूरॉन्स अपनी सिग्नलिंग क्षमता को बनाए रखते हैं। इस कारण से, मस्तिष्क चयापचय विश्राम की स्थिति में भी उच्च बना रहता है, जो इस विचार का खंडन करता है कि जैविक रूप से बहुत कम होता है।
यह कार्य इस धारणा को दूर करने में मदद करता है कि अध्ययन या जटिल समस्याओं को हल करने में लंबे समय तक बिताना मस्तिष्क को सैकड़ों अतिरिक्त कैलोरी खर्च करने के लिए मजबूर करेगा। हालांकि मानसिक गतिविधि कुछ मस्तिष्क क्षेत्रों के कार्य को तीव्र कर सकती है, मस्तिष्क पहले से ही उच्च आधारभूत ऊर्जा खपत रखता है। शोध बताते हैं कि विशिष्ट कार्यों के कारण ऊर्जा व्यय में वृद्धि विश्राम चयापचय की तुलना में मामूली होती है, जिसका अनुमान आमतौर पर आधार स्तर के 5% से कम लगाया जाता है।
यह अध्ययन या कठिन प्रश्नों को हल करने से होने वाले मस्तिष्क परिवर्तनों को रद्द नहीं करता है; वे होते हैं। हालांकि, अधिक मानसिक गतिविधि ऊर्जा के खर्च में आनुपातिक रूप से बड़ी वृद्धि का कारण नहीं बनती है। लंबे अध्ययन सत्रों के बाद थकान एक वास्तविक अनुभूति है, लेकिन यह जरूरी नहीं कि बड़े पैमाने पर कैलोरी की खपत के अनुरूप हो। इसलिए, दैनिक जीवन में, मस्तिष्क किसी भी बौद्धिक प्रयास से पहले ही उच्च ऊर्जा लागत पर काम करता है, लगातार ग्लूकोज और ऑक्सीजन का उपभोग करता है।