Cell子刊：为什么动脑子会让你感觉到疲惫？

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撰文丨甲遇庚

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

每个人的体力是有限的，超过一定程度的体力劳动会让人感到筋疲力尽，不得不休息一下恢复体力。

同样的，脑力劳动也会让人感到疲劳，一场几小时的考试往往让人筋疲力尽。过度思考，或者说在努力控制认知的任务上表现出色通常不能持续太久。就像职业围棋选手，他们的认知控制极限时间是4至5个小时。如果没有得到良好的休息，认知疲劳会使他们进入犯错高峰时段。

这些似乎看起来都是常识，但导致其背后的生物学原因科学家们仍知之甚少。

2022年8月11日，巴黎 Pitié-Salpêtrière 医院、巴黎大脑研究所的研究人员在 Cell 子刊 Current Biology 上发表了题为：A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions 的研究论文。

该研究表明，认知疲劳可能是由于大脑的代谢变化。当高强度认知工作持续数小时后，会导致潜在的有毒副产物在大脑前额叶皮层积聚。这反过来会改变对决策的控制。因此，当认知疲劳开始时，人会转向不需要努力或等待的低成本行为。

三年前，Mathias Pessiglione 团队同样发表在 Current Biology 上的研究表明，过度运动也会导致精神疲劳，引起包括大脑前额叶皮层的活动减少，而该区域对于制定决策至关重要。受试者的行为也会表现得更加冲动，并倾向于选择立即获得奖励，而不是花费更长时间获得的更大奖励。

Mathias Pessiglione 表示，有影响力的理论认为，疲劳是大脑制造的一种幻觉，它让我们把正在做的事情停下来，转而做一些让人愉悦的活动。但我们的研究结果表明，认知工作会导致真正的功能改变，即有害物质的积累。因此，疲劳确实会是一种让我们停止工作的信号，但目的不同：它是为了保持大脑功能的完整性。

涉及大量思考的工作需要大脑反复抵制来自对立面的诱惑：做一些要求不高的事情吧。毫无疑问，这肯定会让人感到精神疲劳。但精神疲劳到底是什么？研究人员猜测，可能是大脑需要回收来自神经活动的潜在有毒物质。

为了寻找证据，在这项新研究中，研究人员招募了40名参与者，并将他们分为两组：困难组和简单组。在6.25个小时内，所有参与者被要求执行诱导认知疲劳的两个认知控制任务。实验期间只有两次10分钟的休息时间。两组任务中，参与者或根据字母的颜色区分元音与辅音或大小写字母；或完成经济决策任务，例如是否现在收到41.20欧元，还是在一个月后收到50欧元。

在完成任务过程中的三个阶段，研究人员使用磁共振波谱（MRS）来量化神经组织中的代谢物。

他们发现，随着时间的推移，困难组的参与者在他们大脑的前额叶皮层积累了更高水平的谷氨酸。在经济决策上，困难组也开始选择需要较少思考和计算的答案。

众所周知，谷氨酸是大脑中主要的兴奋性神经递质，为了正常的皮层功能，它必须与抑制性神经传递保持紧密平衡。谷氨酸以高浓度存在于细胞中，参与氨的解毒，同时它也是蛋白质合成的前体。因此，限制谷氨酸释放很重要。因为它在细胞内室是一种有用的资源，而在细胞外室则是一种潜在的有毒副产物。

研究人员还测量了两组的瞳孔，随着时间推移，困难组的参与者瞳孔扩张减少，这是一种疲劳和认知努力的衡量标准，意味着他们更疲劳。

除了客观表现外，参与者还被要求在评分量表上对他们的主观疲劳程度进行评分。有意思的是，随着时间的推移，两组的得分相似。

研究人员认为，这意味着，人们可能不太擅长倾听自己的身体。这种现象在日常生活中很常见。

结合之前研究的 fMRI 数据，这些结果支持了一种神经代谢模型，其中谷氨酸的积累触发了一种调节机制，使外侧前额叶皮层的激活成本更高。这也解释了为什么绝大部分人在下班过后更不愿意动脑子。

那么，有没有一些方法可以绕过我们努力思考能力的限制呢?

Mathias Pessiglione 认为，除了休息和睡眠，恐怕没有其他好方法了。因为有充分的证据表明，睡眠时谷氨酸会从突触中消失。另外，监测前额叶皮层的代谢物可以帮助检测严重的精神疲劳。这种方法可以帮助调整工作日程，以避免精疲力竭。

他还建议人们应该避免在疲劳时做出重要决定。

研究团队表示，进一步的工作将阐明过量的谷氨酸与精神疲劳之间的因果关系，而不仅仅是两者之间存在联系。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.07.010

https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.08.054

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