科研星球

Cell子刊:为什么动脑子会让你感觉到疲惫?

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。

0.png

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。
0 (1).png

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。

0 (2).png

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。
0 (3).png

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


没有账号?