1. 結論：脳は約20ワット、1日約300〜500kcalを使っている

人間の脳が使う電力は、成人でおおよそ20ワット前後と考えられています。小さなLED電球や省電力のノートパソコンより低いくらいの数字です。

しかし、これは「脳はあまりエネルギーを使わない」という意味ではありません。脳は体重の約2%ほどの重さしかないにもかかわらず、安静時でも全身のエネルギー消費の約20%を使う、非常に燃費の悪い臓器です。

まず、よくある疑問への答えをまとめると次のようになります。

たとえば、1日の総消費エネルギーを2,000kcalとすると、その20%は約400kcalです。これをワットに換算すると、約19ワットになります。

2,000kcal × 4,184J ÷ 86,400秒 ≒ 97W
97W × 0.2 ≒ 19W

つまり私たちは、起きている間も、ぼーっとしている間も、眠っている間も、頭の中で約20ワットの生体コンピューターを動かし続けています。

しかも脳がしていることは、単なる計算ではありません。視覚、聴覚、記憶、感情、意思決定、姿勢の調整、体温や呼吸の制御まで同時に処理しています。20ワットという数字の本当の驚きは、たったそれだけの電力で、人間の意識と行動を支えていることにあります。

参考：Appraising the brain's energy budget

2. 脳は体重の約2%なのに、なぜ全エネルギーの約20%を使うのか

脳がこれほど多くのエネルギーを使う理由は、神経細胞が常に電気的・化学的な状態を維持しているからです。

脳の主な燃料はブドウ糖（グルコース）です。通常の生活では、血液中のブドウ糖と酸素を使ってATPというエネルギー通貨を作り、それを神経活動に使っています。

脳のエネルギーの主な使い道は、次の3つです。

神経細胞が活動すると、細胞の内外でイオンの偏りが変化します。そのままでは次の信号を出せないため、ナトリウム・カリウムポンプなどが働き、ATPを使って元の状態に戻します。

つまり、脳のエネルギー消費の本質は「考えること」だけではありません。情報処理によって乱れた細胞内外の状態を整え、次の信号を出せるようにする維持管理にも、大きなエネルギーが使われています。

スマホでいえば、画面をタップする動作そのものよりも、通信、画面表示、バックグラウンド処理、バッテリー管理に電力が使われるのに近いです。脳でも、目立つ思考の裏側で、巨大なメンテナンス作業が常に続いています。

3. 頭を使うとカロリー消費は増える？勉強で痩せるのは難しい

「難しい問題を解いたら、脳がカロリーをたくさん消費して痩せるのでは？」と思う人は少なくありません。

結論は、頭を使うと消費エネルギーは多少変わるが、ダイエットになるほどではないです。

難しい計算をしたり、長い文章を読んだり、英単語を覚えたりすると、前頭前野、海馬、視覚野、言語野など、関係する脳領域の活動は変化します。しかし、脳全体の消費エネルギーが何倍にも跳ね上がるわけではありません。

理由は、脳がもともと安静時から多くのエネルギーを使っているからです。何もしていないように見える時間でも、脳は記憶の整理、身体状態の監視、将来の予測、感情の調整などを続けています。

そのため、勉強や仕事で脳を使っても、追加で消費されるカロリーは限定的です。

つまり、「勉強したから甘いものを食べても大丈夫」と考えるのは危険です。チョコレートや甘い飲み物のカロリーは、思考で増える消費量を簡単に上回ります。

ただし、これは「頭を使っても疲れない」という意味ではありません。勉強や仕事で感じる疲労は、単純なカロリー消費だけでは説明できないからです。

4. 思考・記憶・感情は何にエネルギーを使っているのか

脳のエネルギーは、計算や暗記のような分かりやすい作業だけに使われるわけではありません。感情を抑える、相手の表情を読む、嫌な記憶を整理する、将来の失敗を予測する、といった活動にもエネルギーが使われます。

特に学習に関係が深いのは、次の3つです。

たとえば英単語を覚えるとき、脳は単語の意味だけを保存しているわけではありません。文字の形、音、文脈、例文、感情、既存知識とのつながりを組み合わせています。

また、感情も学習効率に大きく影響します。強すぎる不安は注意を奪い、記憶の定着を妨げることがあります。一方で、適度な緊張や好奇心は集中を高めます。

つまり「やる気が出ない」「不安で頭に入らない」という状態は、単なる精神論ではありません。脳の注意資源やエネルギー配分が、学習以外の処理に取られている状態とも考えられます。

効率のよい学習とは、脳に負荷をかけないことではありません。むしろ、記憶に残るためには適度な負荷が必要です。

重要なのは、難しすぎず、簡単すぎない負荷をかけ、そのあとに休息と復習を入れることです。

5. なぜ勉強や仕事で脳は疲れるのか

勉強や仕事で疲れると、「脳のエネルギーが空になった」と感じます。しかし、実際の精神的疲労は、燃料切れだけでは説明できません。

長時間の認知作業では、脳は次のような処理を続けています。

特に疲れやすいのは、自分を制御する作業です。スマホを見たい気持ちを抑える、眠いのに問題を解く、失敗しないよう慎重に確認する、相手に失礼がないよう言葉を選ぶ。こうした認知制御には、かなりの負担がかかります。

その結果、疲労がたまると人は低コストな行動を選びやすくなります。

これは「意志が弱い」だけではありません。脳が高負荷状態から低負荷状態へ移ろうとしている、と考えると対策を立てやすくなります。

6. 精神的疲労は糖分不足だけではない：グルタミン酸研究が示すこと

精神的疲労について、近年注目された研究があります。

2022年にCurrent Biologyに掲載された研究では、長時間の難しい認知作業を行った人では、外側前頭前野にグルタミン酸が蓄積することが報告されました。グルタミン酸は脳の主要な興奮性神経伝達物質ですが、過剰になると神経活動の制御に負担がかかる可能性があります。

参考：A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions

この研究が面白いのは、精神的疲労を「脳の燃料がなくなった状態」とだけ見るのではなく、長時間の認知制御によって脳内環境の調整が必要になる状態として説明している点です。

疲れているときに、難しい判断を避けたくなる。長期的に得な選択より、目先の楽な選択を選びたくなる。これは単なる怠けではなく、脳がこれ以上高コストな制御を続けるのを避けている可能性があります。

ただし、この研究だけで精神的疲労のすべてが説明できるわけではありません。疲労には、睡眠不足、ストレス、栄養状態、運動不足、体調、感情的負担なども関係します。

大切なのは、脳の疲れを「糖分が足りないから」と一言で片づけないことです。脳は燃料だけでなく、神経伝達物質、血流、睡眠、休憩、環境の影響を受けながら働いています。

7. 脳に糖分は必要？甘いものを食べれば集中できるという誤解

脳はブドウ糖を重要な燃料として使います。そのため、「集中力が切れたら甘いものを食べるべき」と考える人は多いでしょう。

たしかに、空腹が強いときや食事を抜いたときには、軽い補食が助けになることがあります。血糖が下がりすぎている状態では、集中力が落ちたり、イライラしやすくなったりすることもあります。

しかし、甘い飲み物や菓子を大量に取れば集中力が安定する、というわけではありません。

勉強中に集中が切れたときは、まず次の順番で考えるほうが現実的です。

脳に必要なのは、砂糖そのものではなく、安定して働ける条件です。睡眠、食事、水分、運動、休憩、学習の設計がそろって初めて、脳のエネルギーは記憶や理解に向かいやすくなります。

8. AIやパソコンと比べると、脳の20ワットはどれくらいすごいのか

脳の20ワットという数字は、家電やコンピューターと比べると分かりやすくなります。

もちろん、脳とコンピューターは仕組みがまったく違うため、単純比較はできません。コンピューターは数値計算や大規模データ処理に強く、脳は曖昧な状況判断、身体制御、感情、記憶、予測、社会的理解を統合することに強みがあります。

それでも、約20ワットで視覚、運動、言語、記憶、感情、判断を同時に動かしていることは驚異的です。

たとえば、人間は一瞬で相手の表情を読み取り、声の調子を判断し、過去の経験を参照し、場に合った返答を選びます。これは日常的すぎて簡単に見えますが、実際には極めて高度な処理です。

脳のすごさは、単純な処理速度だけではありません。少ないエネルギーで、身体と環境を結びつけながら、柔軟に意味を作ることにあります。

9. 学習効率を上げるには、脳のエネルギーをどう使うべきか

脳のエネルギーは有限です。だからこそ、勉強では「長く机に向かうこと」よりも、「記憶に残る処理にエネルギーを向けること」が重要です。

効果的なのは、次のような学習法です。

たとえば英語学習なら、単語帳をただ眺め続けるよりも、「日本語を見て英語を思い出す」「音声を聞いて意味を取る」「短い例文の中で使う」ほうが、脳は深く処理します。少し負荷は高くなりますが、その負荷こそが記憶を作ります。

反対に、疲れ切った状態で同じページを読み続けても、脳は情報をうまく処理できません。努力している感覚はあっても、記憶には残りにくくなります。

脳の20ワットを無駄にしないためには、次の発想が必要です。

長時間がんばるより、記憶に残る形で短く使い、適切に回復する。

この点で、学習を小さな単位に分け、復習や確認を続けやすくする仕組みは役立ちます。DailyDropsは、英会話・TOEIC・資格・受験勉強などを扱う完全無料の学習プラットフォームで、学習行動がユーザーに還元される共益型の仕組みを持っています。長時間の根性型学習ではなく、日々の学習を積み上げたい人にとって、選択肢の一つになります。

10. よくある質問

Q1. 脳の消費電力は本当に約20ワットですか？
成人の脳では、目安として約20ワット前後と説明されることが多いです。1日の総消費エネルギーを2,000kcal程度とし、その約20%を脳が使うと考えると、約19ワットになります。ただし、年齢、体格、活動量、測定条件によって変動します。

Q2. 脳は1日に何カロリー消費しますか？
成人では、おおよそ1日300〜500kcal程度が目安です。総消費エネルギーや基礎代謝の考え方によって変わりますが、「全身のエネルギー消費の約20%」という見方をすると、約400kcal前後と考えると分かりやすいです。

Q3. 頭を使うと痩せますか？
ほとんど期待できません。難しい課題で脳の一部の活動は変化しますが、脳全体は安静時から多くのエネルギーを使っているため、追加分は限定的です。体重管理では、食事と運動の影響のほうがはるかに大きいです。

Q4. 勉強すると甘いものが欲しくなるのはなぜですか？
脳が糖を使うことも関係しますが、それだけではありません。疲労時には、すぐに報酬を得られる行動を選びやすくなります。甘いものは味覚的な快感が強く、手軽に満足感を得られるため、疲れたときに欲しくなりやすいと考えられます。

Q5. 脳の疲れは寝れば回復しますか？
睡眠は非常に重要です。睡眠中には記憶の整理や脳内環境の回復が進むと考えられています。ただし、慢性的なストレス、運動不足、栄養の偏り、作業量の過多がある場合は、睡眠だけで十分に回復しないこともあります。

Q6. 集中力を長持ちさせるにはどうすればよいですか？
作業を短い単位に分け、休憩を挟み、通知を切り、難しい判断を疲れる前に行うことが有効です。勉強では、読むだけでなく、思い出す練習や小テストを入れると、限られた集中力を記憶に残る処理へ向けやすくなります。

11. まとめ：脳の燃費を知ると、勉強も仕事も設計しやすくなる

脳は約20ワットという小さな電力で、思考、記憶、感情、判断、身体の制御を同時に行っています。体重の約2%ほどしかないにもかかわらず、全身のエネルギーの約20%を使う、非常にエネルギー要求の高い臓器です。

ただし、頭を使えば大きくカロリー消費が増えるわけではありません。勉強や仕事で疲れるのは、単純な燃料切れだけでなく、注意の維持、感情調整、判断の連続、脳内代謝の変化などが重なるためです。

大切なのは、脳を「気合いで無限に動く装置」と見なさないことです。

脳のエネルギーは有限です。だからこそ、何を学ぶかだけでなく、どう学ぶかが重要になります。

長く頑張るだけではなく、脳が働きやすい条件を整えること。そこから、勉強も仕事も少しずつ変わっていきます。