为什么大脑疲劳的时候继续学习会感到痛苦?

耗子领袖,神经科学、心理学优秀答主,2022年新知答主

先说结论,这主要是因为长时间的高强度用脑,会导致大脑皮层里的谷氨酸堆积过多。

谷氨酸(glutamate)本来是大脑里最主要的神经递质,没有之一,它是兴奋性的,参与你的所有高级认知功能,你的学习、思考、专注都需要它。

2022 年发表在 Current Biology 上的一项研究[1][2][3]显示,经过一天的高负荷认知任务后,实验组的外侧前额叶皮层(lPFC)的谷氨酸的水平会明显上升

并且,此时实验组的参与者会更愿意选择短期的小奖励,而不是一段时间后的大奖励,并且该行为和谷氨酸水平变化相关。

只有在一段时间的休息后,谷氨酸的水平才会降低,而 lPFC 的功能也会恢复。

该结果支持了神经代谢假说,即谷氨酸积累触发了一种负反馈调节机制,通过增加了大脑的运行成本,逼迫我们的大脑进入了“省电模式”

这产生了两个直接的后果:

① 你会明显感觉到“脑子转不动了”,心理上烦躁、挫败,甚至有点隐隐的“脑壳疼”。

② 你会更倾向于回避困难、长期奖赏(如学习),而选择简单、快速的奖励(如刷视频)

这一结果还侧面支持了“神经效率假说”

什么是神经效率假说呢?(以下部分修改自我的另一个回答 为什么有的人很聪明,大脑结构有什么不一样吗?)

早在上世纪 80 年代,就有研究发现,智商越高的人,进行认知任务时大脑皮层的能量代谢率反而越低,也就是说,聪明人思考问题时消耗的能量更少[4]

有人据此提出假设,聪明人之所以能比咱们更专注更持久,可能并不是因为他们比别人更努力,而是因为他们大脑的工作效率更高,即所谓的“神经效率假说 (neural efficiency hypothesis)”。

这一猜测在 2018 年得到了证实,来自德国波鸿鲁尔大学的 Erhan Genc 教授团队发现,聪明人的大脑神经元互相连接更加高效简洁[5]

那么,结合谷氨酸积累的神经代谢假说神经效率假说,我们可以说,越是聪明人的人,大脑结构更高效,处理同一件任务的耗能越低,同时谷氨酸积累越慢,因此更不容易触发大脑的负反馈机制(感到疲惫),因此可以支持更高的工作记忆,更多线程的任务,更长久的专注力

这个现象可能有点反直觉,因为我们通常会觉得,聪明人脑子里的乱七八糟的神经连接应该会更多才对,不然他们怎么会这么容易一看题干就想出好几种解法?

但关于这点,我们其实可以参考 3 岁左右的幼儿的脑子,其突触连接是远远多于成年人的,但是随着学习和年龄增长,这些突触连接会被不断“修剪”,反而会减少,这是在为了提高我们思考的效率,大脑在做“减法”,去除无用的连接。

通俗来说,如果将大脑比作 CPU。

聪明大脑则像一款高端旗舰 CPU。它采用更先进的架构(神经元连接更高效简洁)能效比极高。处理同样的任务,它耗能更低,产生的热量(谷氨酸)更少,散热效率也更好。因此,它可以在更高性能状态下长时间稳定运行(更持久的专注力),同时处理多线程任务(更强的工作记忆),而不会轻易触发降频保护(感到疲惫)。

最直观的后果,就是当你和聪明人运行同一款 app, 你占了 90%的内存,人家只用了 40%的内存,你已经拼尽全力了,他甚至还有余力开个游戏撩个妹。

综上,大脑疲劳后继续学习会痛苦,既是生理上的保护机制,也是大脑在告诉你“兄弟,该歇歇了”。

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