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脑力疲劳改变决策:大脑如何权衡付出与回报

2026-07-29 03:22 Vikram Chib Scientific American 阅读 0
核心摘要: 一项来自约翰霍普金斯大学和肯尼迪克里格研究所的最新研究揭示了脑力疲劳如何深刻影响人们的决策,尤其是在权衡付出与回报时。研究团队通过功能性磁共振成像(fMRI)监测了28名参与者的

脑力疲劳改变决策:大脑如何权衡付出与回报

在现代生活中,许多人对认知疲劳(cognitive fatigue)的感受并不陌生。想象一下,一位家长在全天照看孩子——准备早餐、调解争执、回答无休止的问题并努力让他们保持兴趣——之后,终于有时间思考晚餐做什么。此时,即使是准备一顿简单的饭菜,考虑食材、烹饪时长以及孩子是否会喜欢等问题,都可能让人感到不堪重负。这种感觉正是认知疲劳的典型表现。

认知疲劳在生活的方方面面都可能出现。它解释了为什么一个整天从事单调电脑任务的办公室职员,下班后可能会觉得太累而无法与朋友外出;也解释了为什么一位刚结束漫长而高强度班次的护士,尽管最初计划去探望一位额外的病人,最终却可能放弃。

近期,约翰霍普金斯大学和肯尼迪克里格研究所的研究团队深入探究了人们在脑力疲劳状态下面临决策时,大脑内部究竟发生了什么。该团队的研究表明,这种认知疲劳不仅仅是身体上的疲惫感,它还深刻影响着人们的决策和付出努力的意愿。他们发现,反复的脑力消耗会显著降低人们参与挑战性任务的动机,并精确识别了大脑中促成这一现象的关键区域。

研究人员通过功能性磁共振成像(fMRI)技术,对28名参与者的大脑活动进行了监测。实验设计分为两个阶段:首先,参与者需要完成一系列需要认知努力的任务;随后,他们被要求决定是否愿意付出更多脑力以赚取金钱。通过设定不同的金钱奖励,研究团队得以量化参与者在不同疲劳状态下的动机水平。

在脑部扫描仪中,参与者被要求回答旨在测试其工作记忆(一种允许人们同时处理多个想法的记忆形式)的问题。这些任务包括回忆不同难度的字母串。在参与者完成这些任务并感到一定程度的疲劳后,研究人员给他们提供了一个选择:要么选择一项简单的记忆测试,成功后可获得1美元;要么选择一项难度更高的记忆测试,成功后最多可获得8美元。结果显示,随着参与者认知疲劳程度的加深,他们选择难度更高但奖励更丰厚选项的可能性显著降低。这一决策模式揭示了认知疲劳如何使人们在潜在奖励与所需努力之间进行权衡时,更倾向于规避努力。

那么,疲惫的大脑内部发生了什么,导致我们的行为发生改变?研究发现,大脑中存在一个专门负责决策的系统,它会特别考虑疲劳程度。随着参与者完成越来越耗费精力的记忆任务,大脑前部的一个区域——背外侧前额叶皮层(dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC)——向大脑中右侧的一个区域——右侧前脑岛(right anterior insula)——发送的信号强度逐渐增强。前脑岛已知负责监测身体感受,包括疲劳水平。根据观察到的模式,这两个脑区之间的信号被用于计算一个人权衡认知努力与奖励的意愿。当人们的脑力越疲惫,这两个脑区之间的活动就越活跃,这意味着背外侧前额叶皮层和右侧前脑岛之间传递的信号越多。这种增强的脑区连接预示着个体更不愿承担难度更高的记忆任务。

这些发现有助于我们深入理解日常生活中以及在某些特定疾病(如抑郁症、长新冠和多发性硬化症)中认知疲劳的机制,这些疾病中疲劳的影响尤为显著。尽管对严重的脑力疲劳仍有许多未知,但这项研究提供了一个新的探索途径。例如,抑郁症患者在经历认知疲劳时,其决策方式可能有所不同。识别抑郁症及其他疾病中与认知努力相关的特定神经回路,最终可能为开发针对这些大脑通路的药物和疗法提供基础。

总而言之,我们所研究的大脑系统共同决定了一项奖励是否值得付出努力。这些疲劳信号很可能是在进化过程中形成的,旨在保护我们免受认知和身体系统的过度负荷。当疲劳信号被放大时,付出更多精力的代价也会随之增加。

然而,即使在疲惫时,我们也有办法推动自己,并且在某些情况下,这种额外的努力是值得的。认知疲劳常常会阻止我们进行那些能够补充脑力资源的活动,例如下班后在阳光下散步。即使在长时间工作或照顾亲人之后,我们可能仍需要处理一些耗费精力但重要的任务,例如做出健康的饮食选择。研究表明,认识到一项活动的重要性或发现其趣味性,可以帮助我们克服某些疲劳感。换句话说,以一种重新定义你正在做什么以及它为何重要的方式来思考这些活动,可以帮助你迈出额外的一步。


参考文献: Chib VS, Wilson RC, Frank MJ, Murray JD, Brown JW, Shadlen MJ, Lee D. Neural mechanisms of effort-based decision-making under cognitive fatigue. The Journal of Neuroscience, 2024; DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1612-24.2025
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