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今天也是兢兢業(yè)業(yè)工作的一天呢！打工總是讓人身心俱疲，又無可奈何。工作一段時間后，這個腦瓜子啊就是轉(zhuǎn)不動了，還會不自覺地拿出手機(jī)看看八卦買買東西，總之一切需要動腦的事情，退！退！退！
但是這樣放松一下真的非常管用！馬上就能元氣滿滿繼續(xù)打工。所以，奇點糕舉手提問：有沒有一種可能，上班摸魚、下班買買買是為了更好地工作？
近期，巴黎大腦研究所Mathias Pessiglione團(tuán)隊從神經(jīng)代謝的角度提供了一種可能的解釋，并在《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表了重要研究成果，他們發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知疲勞產(chǎn)生的機(jī)制可能與大腦代謝改變有關(guān)[1]。
對此，Mathias Pessiglione團(tuán)隊深入研究后發(fā)現(xiàn)，用腦過程中產(chǎn)生的“代謝廢物”谷氨酸會堆積在大腦中負(fù)責(zé)認(rèn)知控制的區(qū)域，外側(cè)前額葉皮層（lPFC），導(dǎo)致激活lPFC所需的“成本”增加，從而引發(fā)認(rèn)知疲勞。
大腦“累了”難道會硬撐嗎？NO！其實你那機(jī)智的腦瓜子早就在琢磨怎么給自己減壓了，比如引誘你進(jìn)行一些無需努力或等待的“低成本”快樂行為。
為了闡明認(rèn)知疲勞的功能與生物學(xué)機(jī)制，研究人員招募了40名參與者，根據(jù)參與認(rèn)知任務(wù)的困難程度，將其分為簡單組（n=16）和困難組（n=24）。
為誘發(fā)認(rèn)知疲勞，所有參與者需要在6.25 小時內(nèi)執(zhí)行兩個認(rèn)知控制任務(wù)（N-switch與N-back）。N-switch任務(wù)要求參與者根據(jù)字母顏色，完成元音和輔音或大寫和小寫的區(qū)分，這個任務(wù)的難度取決于字母顏色變化的速度；N-back任務(wù)要求參與者陳述屏幕上的字母是否與之前試驗中出現(xiàn)的字母相同，這項任務(wù)的難度取決于兩次測試之間的時間間隔。
接著，研究人員要求兩組參與者做出4個經(jīng)濟(jì)決策，每個選擇都設(shè)計為小獎勵/低成本（LC）或大獎勵/高成本（HC）模式。例如，LC模式代表參與者可以立即獲得41.20歐元，而HC模式則代表參與者一個月后會獲得50歐元。兩組參與者的認(rèn)知任務(wù)與經(jīng)濟(jì)決策交替進(jìn)行5個周期。
實驗設(shè)計模式圖
隨后，研究人員對參與者的客觀表現(xiàn)和主觀評分進(jìn)行了分析，以評估兩組參與者的認(rèn)知疲勞程度。結(jié)果顯示，隨著時間推移，兩組參與者得分相似。由此推測，人們通常無法主觀報告與任務(wù)難度相關(guān)的疲勞，也就是認(rèn)知控制的負(fù)荷程度。
兩組參與者在認(rèn)知任務(wù)中的平均正確率與主觀疲勞評分（0表示狀態(tài)很好，100表示精疲力盡）
盡管如此，但通過分析兩組參與者的經(jīng)濟(jì)決策行為，研究人員發(fā)現(xiàn)困難組的參與者在經(jīng)濟(jì)決策中更偏向于LC模式，由此推測，認(rèn)知疲勞可能會導(dǎo)致人們傾向于選擇認(rèn)知控制成本低的選項。
然而，由于缺乏磁共振掃描數(shù)據(jù)，目前無法驗證這種選擇偏倚是否與選擇過程中l(wèi)PFC活動減少相關(guān)。
沒有困難的研究工作，只有勇敢的科研人！研究人員查閱文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，瞳孔擴(kuò)張與認(rèn)知控制所需投入的精力水平相關(guān)，可作為經(jīng)濟(jì)決策中衡量認(rèn)知控制成本的指標(biāo)[2-3]。
于是他們迅速轉(zhuǎn)變研究思路，測量了兩組參與者的瞳孔擴(kuò)張變化，結(jié)果顯示，隨著時間推移，困難組參與者的瞳孔擴(kuò)張明顯減少，提示參與者處于認(rèn)知疲勞狀態(tài)時，在決策考量中投入的精力較少。
兩組參與者在認(rèn)知疲勞時的瞳孔擴(kuò)張變化
費(fèi)了這么老大勁，總算弄清楚了認(rèn)知疲勞影響決策的來龍去脈。高難度的認(rèn)知任務(wù)會導(dǎo)致認(rèn)知控制的成本增加，引發(fā)認(rèn)知疲勞，此時我們聰明的腦瓜子非常容易進(jìn)入“摸魚”狀態(tài)，所以在決策行為中更傾向于一些有短期回報的選擇。
說到這兒，本糕恍然大悟！原來辛苦打工一整天就容易亂花錢是有科學(xué)依據(jù)的！畢竟，作為總指揮官，大腦“累了”一整天，怎么可能還會委屈自己硬抗呢？當(dāng)然是及時行樂！
言歸正傳，為啥認(rèn)知控制的成本會隨著認(rèn)知任務(wù)的難度增加而增加嘞？為探索這背后的生物學(xué)機(jī)制，研究人員將焦點轉(zhuǎn)向了大腦代謝，他們利用磁共振波譜（MRS）對兩組參與者大腦中l(wèi)PFC與初級視覺皮層（V1）的代謝物濃度進(jìn)行了檢測。
結(jié)果顯示，谷氨酸是唯一顯示出三方交互作用（認(rèn)知任務(wù)組、大腦區(qū)域、執(zhí)行任務(wù)時長）的代謝物。而且，相對于簡單認(rèn)知任務(wù)組和V1區(qū)，困難認(rèn)知任務(wù)組參與者的大腦lPFC區(qū)中，谷氨酸濃度以及谷氨酸和谷氨酰胺總量（Glx）的表觀擴(kuò)散系數(shù)水平更高。
上：兩組參與者大腦lPFC區(qū)與V1區(qū)中，與總肌酸歸一化后的谷氨酸濃度
下：兩組參與者大腦lPFC區(qū)與V1區(qū)中，Glx谷氨酸和谷氨酰胺總量的表觀擴(kuò)散系數(shù)
最后，研究人員評估了經(jīng)濟(jì)決策行為與認(rèn)知疲勞狀態(tài)下大腦代謝之間的相關(guān)性。結(jié)果顯示，認(rèn)知疲勞時決策傾向于LC的程度與谷氨酸濃度和Glx擴(kuò)散增加均存在正相關(guān)性，但僅有Glx擴(kuò)散增加具有顯著的統(tǒng)計學(xué)差異，這表明參與者在認(rèn)知疲勞狀態(tài)下獨寵LC選項與Glx擴(kuò)散水平有關(guān)，也就是與谷氨酸的積累有關(guān)。
參與者決策行為與谷氨酸濃度和擴(kuò)散水平之間的相關(guān)性
總的來說，這項研究提出了一種神經(jīng)代謝模型來解釋認(rèn)知疲勞產(chǎn)生的機(jī)制，即谷氨酸積累觸發(fā)了一種調(diào)節(jié)機(jī)制，使lPFC的激活成本更高，導(dǎo)致勞累的工作后很難再調(diào)動認(rèn)知控制，因此人們的決策行為也更傾向于簡單輕松的“低成本”選擇。
但需要注意的是，Pessiglione團(tuán)隊的研究結(jié)果僅提示認(rèn)知疲勞與谷氨酸代謝相關(guān)，而非證實阻止谷氨酸積累就能改善認(rèn)知控制，需要調(diào)控的目標(biāo)可能不是谷氨酸本身，而是任何與谷氨酸積累有關(guān)的物質(zhì)。
另外，研究中主觀報告疲勞程度這一趴成功引起了本糕的注意，研究結(jié)果提示大腦認(rèn)知控制系統(tǒng)的實際疲勞與我們對疲勞的感知之間可能存在偏差。所以說，出來打工啊，別等這個腦瓜子轉(zhuǎn)不動了才想起要休息，工作兩小時，放松兩分鐘，效率可能更高呢！
參考文獻(xiàn)：
1. Wiehler A, Branzoli F, Adanyeguh I, Mochel F, Pessiglione M. A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions. Curr Biol. 2022;32(16):3564-3575.e5.
2. van der Wel P, van Steenbergen H. Pupil dilation as an index of effort in cognitive control tasks: A review. Psychon Bull Rev. 2018;25(6):2005-2015.
3. Borderies N, Bornert P, Gilardeau S, Bouret S. Pharmacological evidence for the implication of noradrenaline in effort. PLoS Biol. 2020;18(10):e3000793.
ADtaxi ——回憶「記」程車
本文作者丨夏 天
責(zé)任編輯丨代絲雨
