大家好，关于脑科学圈| 大脑为什么会疲劳？ 很多朋友都还不太明白，今天小编就来为大家分享关于的知识，希望对各位有所帮助！

那么，认知疲劳到底是什么？它如何影响我们的大脑和行为？近年来，神经科学家使用先进的脑成像技术逐渐发现了这一难题。

当我们感到认知疲劳时，大脑到底会发生什么变化？研究发现，认知疲劳主要体现在两种大脑活动模式的变化中：首先，与任务相关的大脑区域的活性大大减少。通过功能性磁共振成像（fMRI），科学家发现，当人们长时间执行认知任务时，涉及认知控制的大脑区域的活性，例如前额叶皮层（尤其是前额叶前叶叶），前侧扣带回去和胰岛素，岛屿的活性大大降低。这些领域负责管理我们的注意力，决策和自我控制，它们的活动削弱使我们难以保持专注并理性地思考。其次，增强了默认模式网络（DMN）活动。 DMN是一个区域网络，大脑在“休息状态”中处于活动状态，通常与干扰和自我反射有关。研究表明，认知疲劳不仅导致与任务相关的网络活动的下降，而且还伴随着DMN活性增强和连通性的提高。这种变化意味着大脑更有可能进入“自由状态”，并且很难专注于当前任务。更令人惊讶的是，最新的研究发现，长期的认知工作在前额叶地区产生类似睡眠的慢波活动。这些慢波与我们在非REM睡眠中存在的脑波非常相似，这表明当地的大脑区域可能会进入暂时的“离线”状态，从而减少参与认知活动。

图1bold信号时间效应

图2与疲劳相关的低频活性的变化

认知疲劳不仅改变了大脑活动模式，而且会显着影响我们的决策和行为。最明显的效果是自我控制的下降，这种现象在行为经济学中被称为“自我消灭”（自我耗尽）。研究表明，在需要自我控制的长期认知任务之后，人们更有可能做出冲动的决定。特别表现为：

1）更改时间偏好：偏爱立即但较小的奖励，而不是延迟但更大的奖励。例如，您现在宁愿赚更多的钱也不愿等待获得更多钱。

2）避免努力：在做出决策时更倾向于选择低劳动选择，即使这意味着更少的利润。

3）侵略性增加：研究发现，认知疲劳会增加个人的侵略和惩罚趋势。在一个实验中，那些经历认知疲劳的人在社交互动中表现出更具侵略性的行为，尤其是在“ Eagle-Dove游戏”中，并且更喜欢争夺资源的“ Eagle-”策略。此外，疲劳小组的参与者选择了较少的惩罚方法来促进公共物品游戏的合作，而不是增加报复性惩罚。

图3鹰和鸽子游戏的结果和惩罚方法。

尽管认知疲劳可以削弱自我控制，但研究发现，提供额外动力可以显着改善疲劳状态的性能。 Darnai等人的实验表明，在为疲劳参与者提供额外的货币奖励之后，他们在认知任务中的表现得到了显着改善，并且相关大脑区域的激活水平也有所提高。这表明认知疲劳并没有完全筋疲力尽，而是进入资源保护状态。当任务的预期益处增加时，大脑愿意重新投资认知资源。 Baumeister等人的评论。 （2024）强调，认知疲劳更像是一种保护机制，而不是真正的能量耗尽。

为什么长期认知工作会导致大脑活动的这些变化？一些研究提供了神经代谢的解释：谷氨酸积累假设。谷氨酸是大脑中主要的兴奋性神经递质。在高浓度下，它不仅会消耗细胞内部的能量资源，而且会干扰细胞外突触传播，这对于神经元的正常活性至关重要。但是，研究人员发现，长期认知工作可以导致谷氨酸水平升高，并增加前额叶皮层的扩散。这种积累可能会干扰神经元活性，促使大脑采用调节机制并减少认知控制的使用。具体而言，当谷氨酸过多地累积细胞外时，它可能会破坏兴奋性和抑制性平衡，从而导致异常的神经元活性甚至有毒作用。为了防止这种情况的发生，大脑将自动减少相关领域的活动，这表现为认知控制能力和决策变化的降低。这一发现解释了为什么我们无法通过“意志力”来克服认知疲劳- 因为疲劳是旨在防止神经元过度活动和潜在代谢损害的大脑的保护机制。

图4MR频谱结果

结论：

认知疲劳研究的进展为我们提供了一个新的观点：认知疲劳不仅是意志力问题，而且具有深刻的神经生物学基础。它涉及大脑活动模式的变化，神经递质的积累和代谢调节，并且是大脑的适应性反应。这些发现不仅有助于我们理解为什么延长认知工作会导致自我控制的下降，而且还为如何更有效地管理我们的认知资源提供了科学证据。未来的研究将进一步探索恢复机制和个体差异，从而为我们提供更准确的疲劳管理策略。

参考：

[[1] Darnai G，Matuz A，Alhour H A A等。精神疲劳和奖励处理的神经相关性：基于任务的fMRI研究[J]。神经图像，2023，2653360 119812。

[2] Wiehler A，Branzoli F，Adanyeguh I等。神经代谢的描述是为什么一天的认知工作改变了对经济决策的控制[J]。当前生物学，2022，32（16）: 3564-3575。 E5。

[3] Baumeister R F，AndrN，Southwick D A等。自我控制和有限的意志力：自我耗尽理论与研究的当前状态[J]。心理学目前的意见，2024: 101882。

[4] Ordali E，Marcos-Prieto P，Avvenuti G等。长时间的自我控制施加会导致睡眠状的额脑活动增加以及侵略性和惩罚的变化[J]。美国国家科学院论文集，2024，121（47）: E2404213121。