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成功获取并高效利用能量，促进生长和确保生存，被认为是生命进化的根本动力。人体储存的能量足以使我们在不吃东西的情况下生活很长一段时间——数日、数周甚至数月。在这种缺乏食物或禁食期间，大脑仍能保持良好的功能，因为能量会优先供神经元使用。事实上，当实验动物或人类处于饥饿状态时，所有器官都会萎缩，除了大脑。我在《间歇性禁食》（2022）一书中描述了大脑是如何进化从而应对食物供应变化的。
《科学美国人》2011年11月刊上一篇题为《计算机与大脑》的文章（Fischetti 2020）引起了我的注意。文章比较了iPad2（苹果平板电脑的一种型号）、最快的超级计算机、人脑和猫脑在数据存储容量、处理速度和能耗方面的不同。据估计，人脑的数据存储容量是iPad2的100万倍，仅略低于最大的超级计算机。更引人注目的是，有证据表明人脑的处理速度与超级计算机相似，比iPad快得多。据估计，猫脑的数据存储容量和处理速度与iPad2相似。文章还比较了人脑和超级计算机的能效，得出的结论是人脑的能效是超级计算机能效的约50万倍！
大脑24小时会消耗约400大卡的能量。因此，3把杏仁或1罐豆子所包含的能量足以让大脑中多达900亿个神经元和不少于此数量的神经胶质细胞保持一整天的活力。那么问题来了：在脑细胞内部和脑细胞之间分配能量的机制是什么？简而言之，这些机制基于简单的原理，但用分子和细胞动力学来解释却十分复杂。本章将探讨谷氨酸如何在大脑“生物能量学”——脑细胞对能量的分配和利用——中发挥重要作用。