你有過這種感覺嗎？
在辛苦勞累一天后
什么也不想做
只想舒舒服服躺著
或者和友人歡聚、吃頓好的
最近，由法國科學家完成的一項腦成像研究也許可為我們提供部分答案——困難的認知工作會導致谷氨酸（glutamate，一種重要的氨基酸和神經遞質）在人腦外側前額葉皮層累積，而調節谷氨酸的需要則會減少人們對決策的控制，最終讓人們選擇低努力、短回報的行動。該研究在2022年8月11日在線發表于生命科學領域的權威期刊“
上面（Wiehler et al., in press）。
普林斯頓大學神經科學家Jonathan Cohen指出：“這并不是第一項試圖解釋認知疲勞的研究，但它必然會引發爭議。”許多科學家曾經認為，做困難的腦力任務比簡單的任務消耗更多的能量，就像鍛煉對肌肉一樣消耗大腦。甚至有些人還建議喝含糖奶昔比人工加糖的奶昔更能讓你頭腦清醒。而本研究則從神經代謝的角度提出了一種全新的解釋。
谷氨酸通常會激發神經元，在學習和記憶中發揮關鍵作用，但過多會嚴重破壞大腦功能，導致從細胞死亡到癲癇發作等一系列問題。在這項新研究中，研究者研究了谷氨酸水平是否與人們精神疲憊時經常表現出來的行為有關。例如，尋求簡單、即時的滿足，或沖動行事。
科學家們使用了一種稱為磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）的非侵入性技術，該技術可以通過無線電波和強力磁鐵的組合檢測人腦中的谷氨酸水平。根據已有研究，研究者著重關注了外側前額葉皮層（lateral prefrontal cortex, lPFC）中的谷氨酸水平變化，該腦區有助于人們保持專注并制定計劃。當一個人變得精神疲憊時，這個區域就會變得不那么活躍。
研究者將39名被試分成兩組，為其中一組分配旨在誘發認知疲憊的一系列困難的認知任務。一種是，被試必須決定計算機屏幕上快速連續閃爍的字母和數字是綠色還是紅色、大寫還是小寫，以及其他變式。在另一種情況下，被試必須記住一個數字是否與他們之前看到的三個字符相匹配。實驗持續了大約6個小時，有兩次10分鐘的休息時間和一頓簡單的午餐，包括三明治和一塊水果。在第二組中，被試完成了類似，但更簡單的任務。
隨著時間的推移，研究者通過要求被試做出需要自我控制的選擇來反復測量他們的認知疲勞水平，例如，決定放棄立即可用的現金，以便他們以后可以賺到更多的錢。研究者觀察到，被分配到更困難任務的小組比任務更輕松的小組做出的沖動選擇要多出約10%。與此同時，他們在外側前額葉皮層中的谷氨酸水平上升了約8%，這一模式在另一組中沒有出現。總之，該研究從神經代謝的角度揭示出，谷氨酸的積累觸發了一種調節機制，使lPFC的激活成本更高，這解釋了為什么勞累的工作日后更難調動認知控制。
該研究的第一作者、巴黎大腦研究所的計算精神病學家Antonius Weihler說：“目前，離完全證實我們提出的神經代謝模型還有很大一段距離。但如果確實如此，也就意味著睡眠的恢復能力是通過排出代謝廢物來'清潔’大腦。另外，鑒于谷氨酸信號異常發生在許多腦部疾病中。未來，有可能使用前額葉皮層中的谷氨酸水平來檢測嚴重疲勞，并監測抑郁癥或癌癥等疾病的恢復情況。”
布萊根女子醫院的臨床光譜學家Alexander Lin指出，這項研究的一個重要局限是使用的掃描儀功能不足以區分谷氨酸和另一種密切相關的分子谷氨酰胺。但這些發現為研究谷氨酸如何潛在地受到藥物或神經刺激等裝置的調節提供了基礎。
布朗大學的神經科學家Sebastian Musslick懷疑代謝物是否會成為導致認知疲勞的關鍵因素。他認為大腦疲勞時谷氨酸的增加也許是有目的的。我們體內的器官不斷與我們的大腦交流，讓我們知道什么時候需要吃飯、睡覺、喝水和上廁所。因此，也許前額葉皮層的谷氨酸正在向大腦的內部監測系統發送類似的狀態更新。
此外，Cohen也指出，該研究無法解釋為什么人類經常能夠克服認知疲勞，或具有輕松執行要求苛刻的計算任務（如面部識別）的能力。如果這些任務要計算機來做則需要上兆瓦的能量。看起來大腦為了處理這么多艱巨的任務，必須有一個更復雜的計算系統來分配努力，而不是簡單地積累或消耗代謝副產物。
參考文獻
Underwood E. (2022, August 11). Mentally exhausted? Study blames buildup of key chemical in brain. https://www.science.org/content/article/mentally-exhausted-study-blames-buildup-key-chemical-brain
Wiehler A., Branzoli, F., Adanyeguh, I., Mochel, F., & Pessiglione, M. (2022). A neuro-metabolic account
of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions. Current
Biology. DOI: 10.1016/j.cub.2022.07.010.
