家人們誰懂啊，長時間思考后為何總感精疲力竭？|焦點快報

我們是否曾注意到，長時間專注思考后，我們常常會感到疲憊無比。這種現象在需要頻繁腦力勞動的人群中尤為普遍，比如學生、研究員和各類專業人士。他們明明整天都未怎么活動，純粹是在思考問題，卻總是覺得筋疲力盡。

正如劇烈運動后我們的身體會感到疲憊，同樣，持續的思考也會導致大腦疲勞。今天，我們將從生理學和心理學的角度，一起探討這種現象背后的科學道理。大腦的能耗有多高？

圖片來源：圖蟲創意

(資料圖)

首先，讓我們來看看大腦的能耗是多少。大腦，這個僅占人體重量2％的神奇器官，卻驚人地消耗著我們20％的氧氣和能量。也就是說，我們的大腦掌握了20%的“能量預算”，用于支持我們的思考、行動和感知。這種高能耗的特性，在我們從事各類思考和活動時都不會改變。

讓我們假設你一整天什么都不做，只是躺在床上。這時，你的身體會消耗多少能量呢？這就涉及到人體的基礎代謝率（Basal Metabolic Rate，BMR），即我們在休息狀態下維持生命所需的最低能量。一般來說，成年男性的BMR在1600-1800千卡/天，而成年女性的BMR則在1300-1500千卡/天。當然，這只是一個大概范圍，具體數值會因人而異。

假設你的BMR是1300千卡，那么每小時你的身體大約會消耗54.16千卡的能量，每秒則消耗15.04卡。將這個能量消耗換算成功率，大約是63瓦。而大腦消耗的功率則是這個數值的20%，也就是12.6瓦。

也就是說，一個成年人的大腦運行所需的功率大約是12.6瓦，相當于一部手機充電的功率，當然，這是普通的充電器，還沒達到快充的水平。

這些能量都用在哪了呢？研究人員利用先進的正電子發射斷層掃描(PET)和功能性磁共振成像(fMRI)技術，揭示了大腦內不同功能過程在神經元和膠質細胞之間的能量分配關系。通過測量大腦的代謝和血液循環活動，研究人員發現，大腦能量的大部分被用于支持神經元之間的突觸活動以及維持細胞間的穩態。

努力思考會消耗大腦中更多的能量嗎？

大腦中的神經元在持續進行新陳代謝，以支持它們的活動。為此，大腦中的能量主要來自于葡萄糖代謝產生的三磷酸腺苷(ATP)，用于支持神經元的興奮和信號傳導。

科學家曾提出這樣一種假設——人們感到疲勞可能是因為耗盡了大腦中某種資源。可能是大腦在長時間使用后，消耗了更多的葡萄糖。這種觀點最初在2000年得到一些支持，研究人員發現，測試者在完成有難度的腦力活動后，他們的血糖會下降，而攝入含糖飲料后，可以提升他們的表現。然而，在后續的研究中，并未能重復到這些結果。

事實上，大腦的能耗是一個相對穩定的值，不會因為我們的精神和運動活動的強度而變化。

長時間思考后的認知疲勞是怎么來的？

我們在長時間思考后感到的疲勞又是從何而來的呢？所謂的認知疲勞，是一個復雜的現象，它常在我們完成大量需要精神集中和努力的任務之后出現，例如學習新的信息，做復雜的決策，或者進行其他需要大量認知資源的活動。

多年來，對于認知疲勞的理解有許多不同的解釋，其中一個流行的理論認為，大腦可能會產生一種信號，來提示我們進行成本效益分析。也就是說，當我們在做一項認知任務時，大腦會評估這項任務的難度和回報，如果這項任務過于費力而回報又很低，那么我們就可能會感到認知疲勞，從而決定停止當前的任務，轉向其他看起來更有價值的事情。

然而，這只是一個理論，并沒有明確的證據來支持。這就是為什么這種解釋將認知疲勞視為一種“錯覺”。

最近的一些研究發現，認知疲勞可能與一種生物學機制有關。也就是說，在我們做認知任務時，可能會發生一些生物過程，導致我們的大腦和身體感到疲勞。這些新的研究為我們理解認知疲勞提供了新的線索。

長時間思考后后會選擇立即獎勵還是延遲滿足？

在長時間的思考之后選擇立即獎勵還是延遲滿足呢？科學家們針對此問題進行了一項研究，該實驗的結果已在《當前生物學》雜志上發表。他們邀請了40位志愿者參與實驗，并將他們分為兩組，一組進行較為困難的記憶任務，另一組進行相對簡單的記憶任務。這些任務的難度取決于字母之間的時間間隔和序列中的變化次數。在長達六個小時的測試后，結果顯示，執行較困難任務的組別的參與者在記憶中顯得更加專注，因此這些志愿者經歷了更多的認知疲勞，并且更傾向于快速得到回報，以及用較少的努力就能得到回報。例如，他們選擇立即接收較小的金額獎勵，而不是等待一段時間以接收較大的金額獎勵。

為了解釋這一現象，研究人員采用了一種可以檢測大腦前額葉皮層中谷氨酸水平的方法 —— 磁共振波譜法。他們選擇研究前額葉皮層和谷氨酸的原因是，前額葉皮層是大腦中控制認知的區域，它允許我們抑制沖動。比如，當你被蚊子咬了，你會想要撓，而要抑制這種沖動，就需要依賴認知控制。此外，我們在選擇誘人的短期獎勵（如不健康的零食）而不是長期收益時，也會依賴這一系統。而谷氨酸是一種人體非必需氨基酸，它是人體中含量最豐富的氨基酸，廣泛存在于大腦和肌肉中。在哺乳動物的中樞神經系統中，谷氨酸扮演了重要的興奮性神經遞質的角色，可以將信息從一個神經細胞傳遞到另一個神經細胞，起著傳遞信號的作用。

磁共振波譜結果顯示，執行較困難任務的志愿者大腦前額葉皮層中的谷氨酸濃度比執行較簡單任務的志愿者的谷氨酸濃度高，增加了8%，并且谷氨酸的擴散速度也更快。然而，這項研究也有局限性：40名志愿者的樣本量相對較小，磁共振波譜法的靈敏度不足，不能區分谷氨酸及其前體谷氨酰胺等相關分子。

“疲勞可能是減少谷氨酸積累的一種自然適應機制。”研究作者、巴黎腦研究所的研究員Antonius Wiehler博士如此解釋。換句話說，當你感到疲倦時，這可能是你的大腦在告訴你，需要暫時停下來休息，以防止你的谷氨酸水平進一步上升。

長時間思考后因該如何恢復

我們要知道過多的谷氨酸會對大腦功能產生破壞性影響，而適當的休息可以幫助大腦恢復對谷氨酸的適當調節。遺憾的是，由于谷氨酸是大腦中最豐富的神經遞質，我們不能將其作為藥物的靶標來直接降低其含量。

我們可以通過合理的休息、飲食和鍛煉等方式，有效地緩解神經疲勞，提升認知能力，從而提高生活質量。這些方式包括：

休息與恢復。充足的休息對于緩解由長時間思考引起的疲勞至關重要。研究顯示，短暫的休息可以有效地恢復大腦神經遞質的水平，提高神經傳導效率，從而減輕疲勞感。

輕松的活動。進行一些輕松的活動，如散步、聊天或聽音樂等，也可以幫助緩解思考過程中的疲勞。這些活動可以幫助大腦從高度集中的狀態轉換為更為放松的狀態，有助于神經系統的恢復。

飲食與補充劑。合理的飲食可以為大腦提供必要的能量，延緩疲勞的產生。食物中富含的脂肪酸、蛋白質和礦物質等營養成分，有助于維持大腦的正常功能和緩解疲勞。此外，一些補充劑，如L-酪氨酸和輔酶Q10等，被認為可以提高大腦的能量代謝，進而降低疲勞感。

管理心理壓力。有效地管理心理壓力有助于降低疲勞感。學會調整自己的情緒，保持積極的心態，可以提高大腦的神經遞質水平，改善神經傳導效率，從而緩解疲勞。此外，培養良好的動機和設定合理的預期也是降低疲勞感的關鍵因素。

我們的大腦是一個非常復雜且精細的系統，需要妥善的護理和維護。當我們面臨認知疲勞時，應當注意采取適當的措施來保護我們的大腦。無論是短暫的休息，還是適當的飲食和鍛煉，或是學會管理壓力，這些都是我們可以做的事情。畢竟，一個健康的大腦，才能更好地支持我們的日常生活和工作。

參考文獻：

Oto, Brandon. "When thinking is hard: Managing decision fatigue." EMSWorld (2012).

Ledford, Heidi. "Why thinking hard makes us feel tired." Nature (2022).

Wiehler, Antonius, et al. "A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions." Current Biology 32.16 (2022): 3564-3575.

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作者：Denovo 科普作者

審核：北京中科普心理心理健康促進中心 副主任 唐義誠

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