利維坦按：

學(xué)習(xí)和記憶是腦的高級功能,，是一個相當(dāng)復(fù)雜的生理過程，其神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)是突觸可塑性,。突觸的傳遞是谷氨酸及其受體實現(xiàn)的,。谷氨酸是一種多功能氨基酸，它處于多種代謝途徑的十字路口,，不僅參與消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng),，還與大腦健康密切相關(guān),。谷氨酸是大腦中最豐富的游離氨基酸，也是大腦主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì),。它可以幫助我們說話,、處理信息、思考,、運動,、學(xué)習(xí)新事物,、存儲新知識和集中注意力學(xué)習(xí)等,。

我們平時也會發(fā)現(xiàn)，長時間過度密集的思考,，會讓你產(chǎn)生一種筋疲力竭的感受,。這種疲勞的感受是怎么產(chǎn)生的呢？以前的理論認為,，人們由于精神勞累而產(chǎn)生的疲勞源于能量儲備的耗盡,。但根據(jù)本文的研究，人在執(zhí)行高腦力任務(wù)時產(chǎn)生的疲勞可能源于神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的積累,。

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假如一天里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(shù)個小時后,，你多半更愿意舒舒服服地看一晚上電視節(jié)目，而不是處理待辦事項清單上的一項艱巨任務(wù),，或是花時間進行創(chuàng)造性的追求,。一項新的研究為這種熟悉的現(xiàn)象提供了生物學(xué)上的解釋：用力思考會導(dǎo)致某些化學(xué)物質(zhì)的積累，而這些化學(xué)物質(zhì)也許會破壞大腦的功能,。

一段時間以來,，科學(xué)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(shè),，長時間的高強度腦力勞動會消耗葡萄糖和其他關(guān)鍵資源,，而它們能為大腦提供能量。21世紀(jì)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(wù)后,，血糖會降低，而喝一杯含糖飲料可以提高任務(wù)中的表現(xiàn)[1],。

但是隨后的研究未能重現(xiàn)這些發(fā)現(xiàn),。法國皮提耶-薩爾佩特里爾醫(yī)院（Pitie-Salpetriere）的認知神經(jīng)科學(xué)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）并沒有產(chǎn)生效果,?！?/strong>[2]

此前，在2016年發(fā)表的一項研究中[3],，維勒在皮提耶-薩爾佩特里爾醫(yī)院的同事馬蒂亞斯·佩西廖內(nèi)（Mathias Pessiglione）和他的團隊證明,，長時間的腦力勞動讓人們更傾向于選擇立即滿足、而不是等待更久后的更大回報（例如,，現(xiàn)在拿40美元和兩周后拿50美元）,。這種行為上的改變伴隨著外側(cè)前額葉皮層（LPFC）中的腦活動減少，這一腦區(qū)域與諸如決策等認知過程有關(guān),。研究結(jié)果給研究小組留下了這樣一個問題：是什么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(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）】，佩西廖內(nèi),、維勒和他們的同事招募了40名志愿者,，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——約等于一整天的工作時間——完成重復(fù)但費腦力的任務(wù),。

這其中包括“N-back”任務(wù),，它要求個體記住屏幕上出現(xiàn)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(wù)的困難版本,，而另一組被分配到更簡單的版本,。盡管兩組實驗對象在經(jīng)過一整天的實驗后都感覺到了相似的疲憊程度，但只有那些接受了更難任務(wù)的人更傾向于選擇立即拿到獎勵,，而不是等待過段時間后獲得更多的獎金,。

為了確定其中發(fā)生了什么，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(xué)物質(zhì)的水平。研究人員發(fā)現(xiàn),，那些完成更困難任務(wù)的人外側(cè)前額葉皮層中的神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸濃度高于那些完成簡單任務(wù)的人,。

他們還發(fā)現(xiàn)，在任務(wù)難度較大的組中,，被試的谷氨酸擴散水平也有所提高,，表明分子運動得更快——跟據(jù)維勒的說法，這意味著這種化學(xué)物質(zhì)在細胞外積累,，因而運動受到的限制較少,。

當(dāng)研究人員觀察初級視覺皮層中的谷氨酸時——實驗時，這一腦區(qū)因其在視覺中的作用同樣被激活了——他們并沒有發(fā)現(xiàn)這樣的變化,?！昂芏喱F(xiàn)有的研究都假設(shè)，疲勞的發(fā)生是因為你耗盡了某種資源,，”英格蘭伯明翰大學(xué)的認知神經(jīng)科學(xué)家馬修·阿普斯（Matthew Apps）并未參與這項研究,，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(zhì)的積累可能會阻止大腦正常運轉(zhuǎn),，并且也許會導(dǎo)致疲勞對你的行為產(chǎn)生影響。”

阿普斯指出了可能讓這些發(fā)現(xiàn)在其中發(fā)揮作用的部分領(lǐng)域,。一個是在工作場所,。對于從事需要持續(xù)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后果,，特別是在外科手術(shù)這樣的領(lǐng)域,。在未來，旨在逆轉(zhuǎn)谷氨酸累積的治療方法或許有助于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(lǐng)域是對存在疲勞癥狀的臨床疾病的相關(guān)研究,，如慢性疲勞綜合征。谷氨酸作為一種生物標(biāo)志物,，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(lǐng)域面臨的一個挑戰(zhàn)?！耙撐覀儨y量疲勞的方式以及我們實際上在研究的是什么,，有不同的學(xué)派?！彼f,。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后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(fā)表的一項研究中[5],，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),，同一大腦區(qū)域似乎與體力勞動后的疲勞累積有關(guān)。阿普斯說：“很明顯,，你的肌肉會出現(xiàn)生理疲勞,，但是我們不知道它具體在何處，也不確定當(dāng)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(shù)據(jù)之間可能存在差異,，比如研究小組觀察到的谷氨酸濃度的變化。倫敦大學(xué)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家安娜·庫普斯瓦米（Anna Kupuswamy）并未參與這項研究,，她對維勒團隊發(fā)現(xiàn)的疲勞主客觀量值之間的區(qū)別很感興趣,。

她說，這一發(fā)現(xiàn)支持了她和其他人在中風(fēng)后疲勞或多發(fā)性硬化相關(guān)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并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(lǐng)域中許多人已經(jīng)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于它只關(guān)注了兩個特定的大腦區(qū)域,，因此高強度認知任務(wù)對其他腦區(qū)域的影響還有待觀察,。此外，目前尚不清楚為什么谷氨酸在外側(cè)前額葉皮層中的積累會成為問題,，也不清楚人們?nèi)绾卧谛菹⒑笞尮劝彼峄謴?fù)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,?！彼a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/