摘要：一项研究发现，执行复杂的认知任务会导致谷氨酸在大脑的一个关键区域积聚，这可以解释为什么脑力劳动如此令人疲惫。
8月11日发表在《当代生物学》(Current Biology)上的一项研究，在执行高要求的脑力任务时产生的疲劳可能源于神经递质谷氨酸的积累。
图1 在执行高要求的脑力任务时产生的疲劳可能源于神经递质谷氨酸的积累（图源：[1]）
以前的理论认为，人们由于精神劳累而产生的疲劳源于能量储备的耗尽。但该研究的作者写道，研究还没有证实这一点。相反，新研究假设大脑中有东西在积累，所以他们在一个帮助协调认知控制的区域寻找证据:左外侧前额叶皮层。除了帮助我们完成数独、下国际象棋或设计实验等复杂任务外，左外侧皮层还帮助控制记忆和处理信息以解决这些问题所需的过程。“这也是系统的一部分，它会说，‘好吧，实际上，也许我不想下国际象棋。我想看Netflix（网络电视），做一些更简单的事情’”，英国伯明翰大学(University of Birmingham)的认知神经科学家马修·普斯(Matthew Apps)说，他没有参与这项研究，但他为该杂志评审了这篇论文。“这项研究确定了一种疲劳的潜在标志，以便在运动员或患有肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征(ME/CFS)等疾病的人群中进行更广泛的研究。我认为这是很好的一步，我认为它将开辟许多新的工作途径。”
该研究的合著者、巴黎大脑研究所动机、大脑和行为实验室的认知神经学家安东尼乌斯·维勒(Antonius Wiehler)说，精神疲劳似乎也会将决策转向一种简单的按钮模式，大脑喜欢低成本、即时奖励的选择。他说:“因此，在一天的工作之后，你做出的选择与早上精力充沛时不同。我们认为，这是由于谷氨酸的积累。”
在他们的分析中，这项新研究的研究人员在六个半小时内对两组人进行了评估:一组24人执行困难的、经常变化的认知任务，而另一组16人执行简单的、很少变化的任务。在认知训练期间的几个时间点，研究人员使用磁共振波谱技术扫描了参与者的左外侧前额叶皮质，这种技术可以检测大脑中的生化变化，通常用于诊断肿瘤。扫描结果显示，在一天结束时，与任务简单的组相比，任务困难的组大脑中该区域的神经递质谷氨酸水平更高。这一结果向研究人员表明，精神疲劳可能是谷氨酸从神经元中扩散并在大脑的这一区域积聚的结果，可能导致它的工作效率降低。“让我们惊讶的是，我们看到了谷氨酸浓度……维勒说，这表明大脑在负担较少的时候可能会清除这些分子来刷新思维，就好像神经递质是废物一样。
图2 实验设计 （图源：[1]）
该研究还通过要求两组人定期做出经济选择来评估参与者全天的决策变化。例如，参与者必须在两种场景中做出选择，一种是高强度骑自行车来换一大笔零钱，另一种是低强度骑自行车来换更少的钱。或者，他们必须选择在一年内获得一大笔钱，或者立即获得一笔较少的钱。“我们的研究背后的理论是，当涉及到资源时，大脑正在进行某种形式的成本效益权衡，因此，当涉及到疲劳时，”Wiehler说。研究结果支持了这一观点，在一天即将结束时，困难组的人会选择成本更低、更省力的选项。
格伦·怀利(Glenn Wylie)是新泽西州非营利组织凯斯勒基金会(Kessler Foundation)的神经科学家，他没有参与这项研究，他形容这个实验很优雅。“他们让这些人执行任务六个半小时，让他们精疲力尽。这项研究的一个特别有趣的部分是评估参与者在经济决策方面的变化。当参与者评估自己的疲劳程度时，两组参与者报告的疲劳程度相似，而且全天都在增加。这有点问题，因为通常你会认为困难的任务更容易让人疲劳，而简单的任务更不容易让人疲劳。当然，自我报告可能不可靠，但是研究人员可能低估了参与者的感觉：也许他们都真的疲劳了，但原因是不同的。”Wylie推测，容易的一组可能因为无聊而精神疲惫。“例如，如果你花了一整天的时间格式化文件，到后来，你会筋疲力尽，但这并不是因为你一直在消耗创造力。这是因为你一直在做这个重复的、无聊的任务。”
图3 行为结果 （图源：[1]）
Apps也认为，无聊或沮丧可能会影响参与者对自己疲劳程度的评估。他说:“我认为，如果他们发现这些疲劳感实际上有很强的联系，这可能会略微强化这篇论文。”他补充说，研究人员没有发现这一点也不奇怪，因为这些自我测量可能是嘈杂的。他说，未来有更多实验对象的实验可以弥补这一点。
Wylie还指出，如果谷氨酸严重阻碍了认知控制，那么你就会认为那些谷氨酸浓度较高的参与者的表现会下降，但事实并非如此。“我不知道谷氨酸是否与疲劳有关，还是与这些特定的任务有关，”他说，并暗示可能有大脑的其他区域或代谢物在疲劳中发挥作用。
尽管Wylie认为这项研究有局限性，但他说，这样的研究对创伤性脑损伤、ME/CFS、多发性硬化症和其他导致大脑不得不更努力工作的疾病的患者有重要的意义。他说，这项研究“确实推动了话题的发展”。
参考资料：
[1] A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions
摘要：一项研究发现，执行复杂的认知任务会导致谷氨酸在大脑的一个关键区域积聚，这可以解释为什么脑力劳动如此令人疲惫。
8月11日发表在《当代生物学》(Current Biology)上的一项研究，在执行高要求的脑力任务时产生的疲劳可能源于神经递质谷氨酸的积累。
图1 在执行高要求的脑力任务时产生的疲劳可能源于神经递质谷氨酸的积累（图源：[1]）
以前的理论认为，人们由于精神劳累而产生的疲劳源于能量储备的耗尽。但该研究的作者写道，研究还没有证实这一点。相反，新研究假设大脑中有东西在积累，所以他们在一个帮助协调认知控制的区域寻找证据:左外侧前额叶皮层。除了帮助我们完成数独、下国际象棋或设计实验等复杂任务外，左外侧皮层还帮助控制记忆和处理信息以解决这些问题所需的过程。“这也是系统的一部分，它会说，‘好吧，实际上，也许我不想下国际象棋。我想看Netflix（网络电视），做一些更简单的事情’”，英国伯明翰大学(University of Birmingham)的认知神经科学家马修·普斯(Matthew Apps)说，他没有参与这项研究，但他为该杂志评审了这篇论文。“这项研究确定了一种疲劳的潜在标志，以便在运动员或患有肌痛性脑脊髓炎/慢性疲劳综合征(ME/CFS)等疾病的人群中进行更广泛的研究。我认为这是很好的一步，我认为它将开辟许多新的工作途径。”
该研究的合著者、巴黎大脑研究所动机、大脑和行为实验室的认知神经学家安东尼乌斯·维勒(Antonius Wiehler)说，精神疲劳似乎也会将决策转向一种简单的按钮模式，大脑喜欢低成本、即时奖励的选择。他说:“因此，在一天的工作之后，你做出的选择与早上精力充沛时不同。我们认为，这是由于谷氨酸的积累。”
在他们的分析中，这项新研究的研究人员在六个半小时内对两组人进行了评估:一组24人执行困难的、经常变化的认知任务，而另一组16人执行简单的、很少变化的任务。在认知训练期间的几个时间点，研究人员使用磁共振波谱技术扫描了参与者的左外侧前额叶皮质，这种技术可以检测大脑中的生化变化，通常用于诊断肿瘤。扫描结果显示，在一天结束时，与任务简单的组相比，任务困难的组大脑中该区域的神经递质谷氨酸水平更高。这一结果向研究人员表明，精神疲劳可能是谷氨酸从神经元中扩散并在大脑的这一区域积聚的结果，可能导致它的工作效率降低。“让我们惊讶的是，我们看到了谷氨酸浓度……维勒说，这表明大脑在负担较少的时候可能会清除这些分子来刷新思维，就好像神经递质是废物一样。
图2 实验设计 （图源：[1]）
该研究还通过要求两组人定期做出经济选择来评估参与者全天的决策变化。例如，参与者必须在两种场景中做出选择，一种是高强度骑自行车来换一大笔零钱，另一种是低强度骑自行车来换更少的钱。或者，他们必须选择在一年内获得一大笔钱，或者立即获得一笔较少的钱。“我们的研究背后的理论是，当涉及到资源时，大脑正在进行某种形式的成本效益权衡，因此，当涉及到疲劳时，”Wiehler说。研究结果支持了这一观点，在一天即将结束时，困难组的人会选择成本更低、更省力的选项。
格伦·怀利(Glenn Wylie)是新泽西州非营利组织凯斯勒基金会(Kessler Foundation)的神经科学家，他没有参与这项研究，他形容这个实验很优雅。“他们让这些人执行任务六个半小时，让他们精疲力尽。这项研究的一个特别有趣的部分是评估参与者在经济决策方面的变化。当参与者评估自己的疲劳程度时，两组参与者报告的疲劳程度相似，而且全天都在增加。这有点问题，因为通常你会认为困难的任务更容易让人疲劳，而简单的任务更不容易让人疲劳。当然，自我报告可能不可靠，但是研究人员可能低估了参与者的感觉：也许他们都真的疲劳了，但原因是不同的。”Wylie推测，容易的一组可能因为无聊而精神疲惫。“例如，如果你花了一整天的时间格式化文件，到后来，你会筋疲力尽，但这并不是因为你一直在消耗创造力。这是因为你一直在做这个重复的、无聊的任务。”
图3 行为结果 （图源：[1]）
Apps也认为，无聊或沮丧可能会影响参与者对自己疲劳程度的评估。他说:“我认为，如果他们发现这些疲劳感实际上有很强的联系，这可能会略微强化这篇论文。”他补充说，研究人员没有发现这一点也不奇怪，因为这些自我测量可能是嘈杂的。他说，未来有更多实验对象的实验可以弥补这一点。
Wylie还指出，如果谷氨酸严重阻碍了认知控制，那么你就会认为那些谷氨酸浓度较高的参与者的表现会下降，但事实并非如此。“我不知道谷氨酸是否与疲劳有关，还是与这些特定的任务有关，”他说，并暗示可能有大脑的其他区域或代谢物在疲劳中发挥作用。
尽管Wylie认为这项研究有局限性，但他说，这样的研究对创伤性脑损伤、ME/CFS、多发性硬化症和其他导致大脑不得不更努力工作的疾病的患者有重要的意义。他说，这项研究“确实推动了话题的发展”。
参考资料：
[1] A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions
