大脑疲劳背后的奥秘

2024-04-15Denovo

心理与健康 2024年4期

Denovo

大家是否曾注意到，长时间专注思考后，我们常常会感到疲惫无比。这种现象在需要频繁脑力劳动的人群中尤为普遍。正如剧烈运动后我们的身体会感到疲惫，同样，持续的思考也会导致大脑疲劳。今天，我们将从生理学和心理学的角度，一起探讨这种现象背后的科学道理。

大脑的能耗有多高

首先，让我们来看看大脑的能耗是多少。大脑，这个仅占人体重量2％的神奇器官，却惊人地消耗着我们20％的氧气和能量。也就是说，我们的大脑掌握了20%的“能量预算”，用于支持我们的思考、行动和感知。这种高能耗的特性，在我们从事各类思考和活动时都不会改变。

一个成年人的大脑运行所需的功率大约是12.6瓦，相当于一部手机充电的功率，当然，这是普通的充电器，还没达到快充的水平。

这些能量都用在哪了呢？研究人员利用先进的正电子发射断层扫描和功能性磁共振成像技术，揭示了大脑能量的大部分被用于支持神经元之间的突触活动以及维持细胞间的稳态。

1努力思考会消耗大脑中更多的能量吗？

大脑中的神经元在持续进行新陈代谢，以支持它们的活动。为此，大脑中的能量主要来自葡萄糖代谢产生的三磷酸腺苷，用于支持神经元的兴奋和信号传导。

科学家曾提出这样一种假设—— 人们感到疲劳可能是因为耗尽了大脑中某种资源。可能是大脑在长时间使用后，消耗了更多的葡萄糖。这种观点最初在2000年得到一些支持，研究人员发现，测试者在完成有难度的脑力活动后，他们的血糖会下降，而摄入含糖饮料后，可以提升他们的表现。然而，在后续的研究中，并未能重复得到这些结果。

事实上，大脑的能耗是一个相对稳定的值，不会因为我们的精神和运动、活动的强度而变化。

2长时间思考后的认知疲劳是怎么来的？

我们在长时间思考后感到的疲劳又是从何而来的呢？所谓的认知疲劳，是一个复杂的现象，它常在我们完成大量需要精神集中和努力的任务之后出现，例如学习新的信息，做复杂的决策，或者进行其他需要大量认知资源的活动。

多年来，对于认知疲劳的理解有许多不同的解释，其中一个流行的理论认为，大脑可能会产生一种信号，来提示我们进行成本效益分析。也就是说，当我们在做一项认知任务时，大脑会评估这项任务的难度和回报，如果这项任务过于费力而回报又很低，那么我们就可能会感到认知疲劳，从而决定停止当前的任务，转向其他看起来更有价值的事情。

然而，这只是一个理论，并没有明确的证据来支持。这就是为什么这种解释将认知疲劳视为一种“错觉”。

最近的一些研究发现，认知疲劳可能与一种生物学机制有关。也就是说，在我们做认知任务时，可能会发生一些生物过程，导致我们的大腦和身体感到疲劳。这些新的研究为我们理解认知疲劳提供了新的线索。

3长时间思考后会选择立即奖励还是延迟满足？

科学家们针对此问题进行了一项研究，该实验的结果已在《当前生物学》杂志上发表。他们邀请了40位志愿者参与实验，并将他们分为两组，一组进行较为困难的记忆任务，另一组进行相对简单的记忆任务。结果显示，执行较困难任务的组别的参与者在记忆中显得更加专注，因此这些志愿者经历了更多的认知疲劳，并且更倾向于快速得到回报，以及用较少的努力就能得到回报。例如，他们选择立即接收较小的金额奖励，而不是等待一段时间以接收较大的金额奖励。

为了解释这一现象，研究人员检测了被试大脑前额叶皮层中谷氨酸的水平。他们选择研究前额叶皮层和谷氨酸的原因是，前额叶皮层是大脑中控制认知的区域，它允许我们抑制冲动。比如，当你被蚊子咬了，你会想要挠，而要抑制这种冲动，就需要依赖认知控制。此外，我们在选择诱人的短期奖励（如不健康的零食）而不是长期收益时，也会依赖这一系统。而谷氨酸在哺乳动物的中枢神经系统中扮演了重要的兴奋性神经递质的角色。磁共振波谱结果显示，执行较困难任务的志愿者大脑前额叶皮层中的谷氨酸浓度比执行较简单任务的志愿者的谷氨酸浓度高，增加了8%，并且谷氨酸的扩散速度也更快。

“疲劳可能是减少谷氨酸积累的一种自然适应机制。”研究作者、巴黎脑研究所的研究员安东尼乌斯·威勒博士如此解释。换句话说，当你感到疲倦时，这可能是你的大脑在告诉你，需要暂时停下来休息，以防止你的谷氨酸水平进一步上升。