在回答 思考时间久了会感觉疲劳是什么原因造成的? - Owl of Minerva 的回答 - 知乎 提到,在我们思考的过程中,神经元放电所需要的能量直接来源于三磷酸腺苷(ATP)的水解提供。这是我们大脑认知功能的基础。ATP 是一种极为活跃的物质,它在人体内含量很少,但是代谢速度非常快,是一种能量的介质。作为能量的介质,它是这样工作的:水解直接提供神经元工作的能量,生成 ADP,并且能进一步水解,逐级的生产 AMP 直到腺苷;另一方面,这些水解产物可以从糖类的氧化得到能量进行水合反应,逆向的逐级生成 AMP, ADP, 以及腺苷 [1].
在我们日常工作的过程中,随着一天工作时间增长(特别是从事高强度脑力脑动时),ATP 的水合反应的速度会越来越抵不过其水解反应的速度,这会使 ATP 的代谢链向后移动,也就是最终水解产物腺苷的浓度逐步的增加。
同时腺苷作为一种抑制性神经递质,会一致全脑的活动,使得大脑的注意力控制水平、反应速度、工作记忆表现全面降低 [2], 同时使人昏昏欲睡。持续疲劳到一定程度之后,腺苷的积累会使得自主神经系统的反应发生变化,从而改变呼吸、心跳、体温、胃蠕动等情况。这些变化使人容易烦躁、紧张、一些人还偶尔伴随有心动过速等表现,以上就是熬夜疲劳之后的虚弱感。
但是,我们在疲劳时候会有一些特殊的大脑皮层某些区域的过活跃状态(特别是视觉皮层),这让我们错误的感觉自己的认知能力没有降低——在持续的编程、写文档或者听某类音频到疲劳之后,我们的视觉皮层或者听觉皮层会显示出特定的过活跃状态,在我们不再进行这些工作之后,这种过活跃状态仍然持续相当时间,这是我们的头脑中持续的涌现出之前的程序、文档和音乐等信息,而我们的注意力压制不出它们 [3]。
这种现象让人有工作的“酣畅淋漓”之感,觉得自己刚才工作效率是非常高的,很想回到之前的工作状态中,而如果真的这样做的话,结果可能会相当的扫兴——精神的疲劳程度实际上已经很高了,这时候的注意力控制非常薄弱(比如在问题里描述的对声音更敏感,实际上是注意力变得难以集中到目标事物上了),短期内几乎无法让你再集中精力到之前事情上,思维的初始化(进入工作状态)所需要的时间会变得格外的长。也就是说,这种兴奋状态,实际上是过活跃状态所产生的错觉,反映的是大脑的意识无法控制一些脑区的信号处理过程,以及注意力调控无法抑制住这些信息进入意识领域[4]。
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[1] Chikahisa, Sachiko, and Hiroyoshi Séi. "The role of ATP in sleep regulation."Frontiers in neurology 2 (2011).
[2] Sakurai, Takeshi. "The neural circuit of orexin (hypocretin): maintaining sleep and wakefulness." Nature Reviews Neuroscience 8.3 (2007): 171-181.
[3] Tanaka, Masaaki. "Effects of Mental Fatigue on Brain Activity and Cognitive Performance: A Magnetoencephalography Study." (2015).
[4] Mizuno, K, et al. "Mental fatigue caused by prolonged cognitive load associated with sympathetic hyperactivity." Behavioral and Brain Functions 7.1(2011):1-7.
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