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一思考就觉得累？来自生物学的解释

2023-06-05 14:14

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

原创 Diana Kwon 酷炫脑

Via：Freepik

以下为朗读小姐姐全文音频

作者 | Diana Kwon

翻译 | Caroline

审校 | 酷炫脑主创

朗读 | 胡恩

美工 | Jenny

编辑 | YJ

一项新的研究为这一熟悉的现象提供了生物学上的解释：努力思考会导致一种化学物质的积聚——而这种物质可能会破坏大脑功能。

在工作日遇上一连串需要你集中注意力的任务会让你感到疲惫。经过长时间的思维追踪，你可能更倾向于在一个轻松的晚上，观看电视节目，而不是处理你的待办事项清单上的艰巨任务，或腾出时间来提升个人能力。一项新的研究为这一熟悉的现象提供了生物学上的解释：努力思考会导致一种化学物质的积聚——而这种物质可能会破坏大脑功能。

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一段时间以来，科学家们一直在努力寻找一种解释来说明为什么我们的精神资源会被耗尽。研究人员假设，长时间的强烈的精神努力会导致葡萄糖和其他关键资源的耗尽，而这些资源是供应给渴望能量的大脑的。21世纪初期的实验支持了这一观点：报告称，人们在完成认知要求高的任务后，血糖会降低。这时饮用含糖类饮料可以提高表现。但随后的实验未能重现这一发现。法国皮蒂医院的认知神经科学家安东尼·维勒说："如果你把所有的研究放在一起看，平均来说，饮用含糖类饮料没有效果。"

在2016年发表的一项研究中，维勒的同事马蒂亚斯·佩西廖内和他的团队证明，长时间的精神努力任务使人们更有可能选择立即满足而不是延迟满足（例如，现在获得40美元与两周后获得50美元，疲惫的人们更倾向于获得40美元）。这种行为变化伴随着外侧前额叶皮层（LPFC）的大脑活动的减少，该区域参与了诸如决策等的认知过程。这个结果给研究小组留下了一个问题：究竟是什么导致了这种大脑活动的变化？

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为了在8月11日发表的新研究中进一步探究这个问题，佩西廖内、维勒和他们的同事招募了40名志愿者来推进先前的工作。参与者必须在实验室花费大约六个半小时--大约相当于一个完整的工作日--完成重复的但具有精神挑战性的任务。例如 "N-back "任务，它要求参与者回忆一个在屏幕上出现过N次试验的字母。

受试者被分成两组：一组被分配到这些任务的困难版本，而另一组则被给予较简单的版本。尽管两组人在一天的实验后都报告说感觉到了类似的疲惫程度，但只有那些被赋予了更难的任务的人更有可能选择把立即的奖励带回家，而不是等待以获得日后更多的现金。

为了确定参与者的大脑中发生了什么，研究小组使用了一种磁共振成像的形式，用来检测大脑中某些化学物质的水平。调查人员发现，与完成较容易任务的人相比，完成较难任务的人在LPFC中的神经递质谷氨酸的浓度更高。他们还发现，困难组的谷氨酸扩散水平提高了，这表明分子的移动速度更快。根据维勒的说法，这表明这种化学物质在细胞外积累，其运动受到的限制更少。

当研究人员观察初级视觉皮层中的谷氨酸时，他们没有发现这种变化。英国伯明翰大学的认知神经科学家马修·阿普斯说："很多现有的工作已经进入了这样的假设：疲劳的发生是因为你耗尽了某种资源。但这项研究表明，可能存在一种不同的模式，即大脑中的物质积累可能会阻止它正常运作——这可能是真正导致疲劳对你的行为产生影响的原因。"

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阿普斯指出，这些发现在一些领域可以证明是有用的。一是在工作场所。对于从事需要持续集中注意力的人来说，倦怠会导致有害的后果--尤其是在外科手术等领域。在未来，旨在扭转谷氨酸堆积的治疗方法可能有助于提高这些人的能力，以维持长时间的注意力。另一个感兴趣的领域是研究疲劳是一种症状的临床情况，如慢性疲劳综合征。谷氨酸的存在作为一种生物标志物，可能会揭示出病人为什么要与疲惫作斗争。

然而，阿普斯补充说，定义什么是疲劳仍然是该领域的一个挑战。他说："关于我们如何测量疲劳，以及我们实际上在研究什么，目前仍未有统一的回答。例如，体力和脑力活动都会让我们筋疲力尽，但类似的大脑机制是否是这些不同类型的疲劳的基础，仍然是一个开放的问题。"

阿普斯团队的研究表明，这两者间至少可能存在一些重叠：在去年发表的一项研究中，科学家们发现同一大脑区域似乎参与了一项体力劳动任务后的疲劳积聚。阿普斯说："很明显，在你的肌肉中会发生身体疲劳，但我们并不真正疲劳具体在哪里产生。"

维勒和他的同事们的新研究表明，主观的疲劳感（参与者自己报告的疲劳程度）和更客观的精神疲惫衡量标准（谷氨酸浓度的变化）之间可能存在区别。伦敦大学学院的神经科学家安娜·库普斯瓦米对维勒的团队发现疲劳的主观和客观措施之间的差异感到好奇。

她说，这一发现支持了她和其他人在中风后或多发性硬化症相关的疲劳患者身上看到的情况，即自我报告的疲劳程度并不总是与疾病的严重程度相符。库普斯瓦米说，感知的疲劳和大脑中实际积累的变化之间的这种明显的差异再次证实， "没有一个单一的物理因素可以解释疲劳的感知"。

对维勒来说，仍有几个开放性问题急需解决。他说，新研究的一个局限性是对大脑的两个特定区域的关注，因此认知上的努力任务如何影响大脑的其他区域还有待观察。此外，目前还不清楚为什么谷氨酸在LPFC的积累是一个问题，或者谷氨酸的平衡是如何在休息后恢复的。维勒说，一种可能性是毒素在睡眠期间被冲出大脑。他补充说："还有很长的路要走。"

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参考文献（点击滑动查看）

1. Xie L, Kang H, Xu Q, Chen MJ, Liao Y, Thiyagarajan M, O'Donnell J, Christensen DJ, Nicholson C, Iliff JJ, Takano T, Deane R, Nedergaard M. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science. 2013 Oct 18;342(6156):373-7. doi: 10.1126/science.1241224. PMID: 24136970; PMCID: PMC3880190.

2. Müller, T., Klein-Flügge, M. C., Manohar, S. G., Husain, M., & Apps, M. A. (2021). Neural and computational mechanisms of momentary fatigue and persistence in effort-based choice. Nature Communications, 12(1), 1-14.

3. Wiehler, A., Branzoli, F., Adanyeguh, I., Mochel, F., & Pessiglione, M. (2022). A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions. Current Biology.