鑽石舞台

假如一天裡要做一連串很費腦子的工作，它們會讓你感到筋疲力盡。在苦思冥想數個小時後，你多半更願意舒舒服服地看一晚上電視節目，而不是處理待辦事項清單上的一項艱巨任務，或是花時間進行創造性的追求。一項新的研究為這種熟悉的現象提供了生物學上的解釋：用力思考會導致某些化學物質的積累，而這些化學物質也許會破壞大腦的功能。

一段時間以來，科學家們始終在竭力為我們精神資源枯竭之謎尋找一個解釋。研究人員假設，長時間的高強度腦力勞動會消耗葡萄糖和其他關鍵資源，而它們能為大腦提供能量。21世紀前十年的早期實驗支持了這一觀點，即人們在完成一項需要高度認知能力的任務後，血糖會降低，而喝一杯含糖飲料可以提高任務中的表現[1]。

但是隨後的研究未能重現這些發現。法國皮提耶-薩爾佩特里爾醫院（Pitie-Salpetriere）的認知神經科學家安東尼烏斯·維勒（Antonius Wiehler）說：「假如你把放在一起看，平均來說，（糖分在其中）並沒有產生效果。」[2]

此前，在2016年發表的一項研究中[3]，維勒在皮提耶-薩爾佩特里爾醫院的同事馬蒂亞斯·佩西廖內（Mathias Pessiglione）和他的團隊證明，長時間的腦力勞動讓人們更傾向於選擇立即滿足、而不是等待更久後的更大回報（例如，現在拿40美元和兩周後拿50美元）。這種行為上的改變伴隨着外側前額葉皮層（LPFC）中的腦活動減少，這一腦區域與諸如決策等認知過程有關。研究結果給研究小組留下了這樣一個問題：是什麼引起了大腦活動的這種變化？

為了在新研究中進一步探索這個問題【發表於《當代生物學》（Current Biology）】，佩西廖內、維勒和他們的同事招募了40名志願者，對早期的成果進行跟蹤研究[4]。參與者必須在實驗室花費大約六個半小時——約等於一整天的工作時間——完成重複但費腦力的任務。

這其中包括「N-back」任務，它要求個體記住屏幕上出現在N個字母前的那一個字母。研究對象被分成兩組：一組被分配到這些任務的困難版本，而另一組被分配到更簡單的版本。儘管兩組實驗對象在經過一整天的實驗後都感覺到了相似的疲憊程度，但只有那些接受了更難任務的人更傾向於選擇立即拿到獎勵，而不是等待過段時間後獲得更多的獎金。

為了確定其中發生了什麼，研究小組使用了磁共振波譜法，這是一種磁共振成像的形式，使研究人員能夠檢測大腦中特定化學物質的水平。研究人員發現，那些完成更困難任務的人外側前額葉皮層中的神經遞質穀氨酸濃度高於那些完成簡單任務的人。

他們還發現，在任務難度較大的組中，被試的穀氨酸擴散水平也有所提高，表明分子運動得更快——跟據維勒的說法，這意味着這種化學物質在細胞外積累，因而運動受到的限制較少。

©Scientific American Blogs

當研究人員觀察初級視覺皮層中的穀氨酸時——實驗時，這一腦區因其在視覺中的作用同樣被激活了——他們並沒有發現這樣的變化。「很多現有的研究都假設，疲勞的發生是因為你耗盡了某種資源，」英格蘭伯明翰大學的認知神經科學家馬修·阿普斯（Matthew Apps）並未參與這項研究，他如是評價，「我認為這項研究十分令人興奮，因為它提出或許存在一種不同的模型，即大腦中物質的積累可能會阻止大腦正常運轉，並且也許會導致疲勞對你的行為產生影響。」

阿普斯指出了可能讓這些發現在其中發揮作用的部分領域。一個是在工作場所。對於從事需要持續高度集中注意力的工作的人來說，腦力耗盡也許會造成有害的後果，特別是在外科手術這樣的領域。在未來，旨在逆轉穀氨酸累積的治療方法或許有助於提高這些個體長時間保持注意力的能力。另一個或許能從中得益的領域是對存在疲勞症狀的臨床疾病的相關研究，如慢性疲勞綜合徵。穀氨酸作為一種生物標誌物，或許可以解釋病人疲憊不堪的原因。

然而，阿普斯補充說，對疲勞的定義仍然是該領域面臨的一個挑戰。「要論我們測量疲勞的方式以及我們實際上在研究的是什麼，有不同的學派。」他說。例如，肉體和精神活動都會讓我們精疲力盡，但是這些不同類型的疲勞背後是否是相似的大腦機制仍然是一個懸而未決的問題。

阿普斯團隊的研究表明，它們之間至少存在一些重合之處：在去年發表的一項研究中[5]，科學家們發現，同一大腦區域似乎與體力勞動後的疲勞累積有關。阿普斯說：「很明顯，你的肌肉會出現生理疲勞，但是我們不知道它具體在何處，也不確定當大腦中的疲勞達到一定程度時，它是否真的與生理疲勞分離了。」

維勒和他的同事們的新研究表明，疲勞的主觀感覺和更客觀的、對精神疲勞的測量數據之間可能存在差異，比如研究小組觀察到的穀氨酸濃度的變化。倫敦大學學院的神經科學家安娜·庫普斯瓦米（Anna Kupuswamy）並未參與這項研究，她對維勒團隊發現的疲勞主客觀量值之間的區別很感興趣。

她說，這一發現支持了她和其他人在中風後疲勞或多發性硬化相關性疲勞患者身上所看到的情況，這些患者自我報告的疲勞程度並不總是與疾病的嚴重程度相匹配。在健康人群中，感知到的疲勞和大腦變化的實際積累之間的這種明顯的分離重申了疲勞領域中許多人已經意識到的事實，用庫普斯瓦米的話說就是，「沒有某個單一的生理因素可以解釋對疲勞的感知」。

對維勒來說，還有幾個懸而未決的問題。他說，這項新研究的一個局限性在於它只關注了兩個特定的大腦區域，因此高強度認知任務對其他腦區域的影響還有待觀察。此外，目前尚不清楚為什麼穀氨酸在外側前額葉皮層中的積累會成為問題，也不清楚人們如何在休息後讓穀氨酸恢復了平衡。

維勒說，一種可能性是，毒素在睡眠期間從大腦中排出了[6]。「我們還有海量的研究要做。」他補充道。

[1]pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15041139/

[2]pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26617402/

[3]www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1520527113

[4]www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01111-3

[5]www.nature.com/articles/s41467-021-24927-7

[6]www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3880190/

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