摘要：一項研究發現，執行復雜的認知任務會導致谷氨酸在大腦的一個關鍵區域積聚，這可以解釋為什么腦力勞動如此令人疲憊。

8月11日發表在《當代生物學》(Current Biology)上的一項研究，在執行高要求的腦力任務時產生的疲勞可能源于神經遞質谷氨酸的積累。

圖1 在執行高要求的腦力任務時產生的疲勞可能源于神經遞質谷氨酸的積累（圖源：[1]）

以前的理論認為，人們由于精神勞累而產生的疲勞源于能量儲備的耗盡。但該研究的作者寫道，研究還沒有證實這一點。相反，新研究假設大腦中有東西在積累，所以他們在一個幫助協調認知控制的區域尋找證據:左外側前額葉皮層。除了幫助我們完成數獨、下國際象棋或設計實驗等復雜任務外，左外側皮層還幫助控制記憶和處理信息以解決這些問題所需的過程。“這也是系統的一部分，它會說，‘好吧，實際上，也許我不想下國際象棋。我想看Netflix（網絡電視），做一些更簡單的事情’”，英國伯明翰大學(University of Birmingham)的認知神經科學家馬修·普斯(Matthew Apps)說，他沒有參與這項研究，但他為該雜志評審了這篇論文。“這項研究確定了一種疲勞的潛在標志，以便在運動員或患有肌痛性腦脊髓炎/慢性疲勞綜合征(ME/CFS)等疾病的人群中進行更廣泛的研究。我認為這是非常好的第一步，我認為它將開辟許多新的工作途徑。”

該研究的合著者、巴黎大腦研究所動機、大腦和行為實驗室的認知神經學家安東尼烏斯·維勒(Antonius Wiehler)說，精神疲勞似乎也會將決策轉向一種簡單的按鈕模式，大腦喜歡低成本、即時獎勵的選擇。他說:“因此，在一天的工作之后，你做出的選擇與早上精力充沛時不同。我們認為，這是由于谷氨酸的積累。”

在他們的分析中，這項新研究的研究人員在六個半小時內對兩組人進行了評估:一組24人執行困難的、經常變化的認知任務，而另一組16人執行簡單的、很少變化的任務。在認知訓練期間的幾個時間點，研究人員使用磁共振波譜技術掃描了參與者的左外側前額葉皮質，這種技術可以檢測大腦中的生化變化，通常用于診斷腫瘤。掃描結果顯示，在一天結束時，與任務簡單的組相比，任務困難的組大腦中該區域的神經遞質谷氨酸水平更高。這一結果向研究人員表明，精神疲勞可能是谷氨酸從神經元中擴散并在大腦的這一區域積聚的結果，可能導致它的工作效率降低。“最讓我們驚訝的是，我們看到了谷氨酸濃度……維勒說，這表明大腦在負擔較少的時候可能會清除這些分子來刷新思維，就好像神經遞質是廢物一樣。

圖2 實驗設計 （圖源：[1]）

該研究還通過要求兩組人定期做出經濟選擇來評估參與者全天的決策變化。例如，參與者必須在兩種場景中做出選擇，一種是高強度騎自行車來換一大筆零錢，另一種是低強度騎自行車來換更少的錢。或者，他們必須選擇在一年內獲得一大筆錢，或者立即獲得一筆較少的錢。“我們的研究背后的理論是，當涉及到資源時，大腦正在進行某種形式的成本效益權衡，因此，當涉及到疲勞時，”Wiehler說。研究結果支持了這一觀點，在一天即將結束時，困難組的人會選擇成本更低、更省力的選項。

格倫·懷利(Glenn Wylie)是新澤西州非營利組織凱斯勒基金會(Kessler Foundation)的神經科學家，他沒有參與這項研究，他形容這個實驗很優雅。“他們讓這些人執行任務六個半小時，讓他們精疲力盡。這項研究的一個特別有趣的部分是評估參與者在經濟決策方面的變化。當參與者評估自己的疲勞程度時，兩組參與者報告的疲勞程度相似，而且全天都在增加。這有點問題，因為通常你會認為困難的任務更容易讓人疲勞，而簡單的任務更不容易讓人疲勞。當然，自我報告可能不可靠，但是研究人員可能低估了參與者的感覺：也許他們都真的疲勞了，但原因是不同的。”Wylie推測，容易的一組可能因為無聊而精神疲憊。“例如，如果你花了一整天的時間格式化文件，到最后，你會筋疲力盡，但這并不是因為你一直在消耗創造力。這是因為你一直在做這個重復的、無聊的任務。”

圖3 行為結果 （圖源：[1]）

Apps也認為，無聊或沮喪可能會影響參與者對自己疲勞程度的評估。他說:“我認為，如果他們發現這些疲勞感實際上有很強的聯系，這可能會略微強化這篇論文。”他補充說，研究人員沒有發現這一點也不奇怪，因為這些自我測量可能是嘈雜的。他說，未來有更多實驗對象的實驗可以彌補這一點。

Wylie還指出，如果谷氨酸嚴重阻礙了認知控制，那么你就會認為那些谷氨酸濃度較高的參與者的表現會下降，但事實并非如此。“我不知道谷氨酸是否與疲勞有關，還是與這些特定的任務有關，”他說，并暗示可能有大腦的其他區域或代謝物在疲勞中發揮作用。

盡管Wylie認為這項研究有局限性，但他說，這樣的研究對創傷性腦損傷、ME/CFS、多發性硬化癥和其他導致大腦不得不更努力工作的疾病的患者有重要的意義。他說，這項研究“確實推動了話題的發展”。

[1] A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions