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人类经常用脑:脑细胞会疲劳、堵塞甚至死亡吗?
2019-11-18 10:29:42  出处:新浪科技  作者:任天 编辑:雪花   点击可以复制本篇文章的标题和链接

一般而言,健康人的大脑是一个不可思议的机器,它可以保持心脏跳动,执行复杂的脑力任务,甚至可以让你一边走路一边嚼口香糖。在很大程度上,大脑能够避免自己发生“交通堵塞”,轻松地同时处理所有这些事情。为了避免不同部分之间相互干扰,大脑不同的区域以不同的频率运作。

例如,海马体以大约5赫兹的频率发送信号,而大脑中与运动相关的区域以32到45赫兹的频率运行。我们可以把这些区域想象成出口坡道上的不同层级,以不同频率发送的信号可能在不同的层级上传输,从而避免干扰。通过频率上的差异,大脑的不同部分可以同时运作,互不干扰,也不会产生误解。

尽管这个系统非常复杂,但并不完美。毕竟,必须有一种机制负责启动所有这些信号,然后它们才能在大脑里传输。一些科学家把这种机制比作某种“路由器”,能够接收信息并向整个大脑发送信号。由于频率的不同,这些信号不会互相碰撞,但如果路由器接收到的信号间隔太短,它本身可能就会“过载”。

在接收到信号之后,大脑会经历一段休复期。在这段时间里,大脑为了接收和处理下一个信号,往往需要自我重置。如果信息是在这一时期里收到的,它可能就会错过或被错误处理,因为大脑的“路由器”被占用了。

有时大脑也会经历微型的“交通堵塞”,因为神经元在传递信号时所经过的路径会发生阻塞。研究人员发现,果蝇的神经通路有时会出现微小、良性的阻塞,这些阻塞会阻断大脑信号,造成长达30秒的“交通堵塞”。大多数时候,这些阻塞会自行消失,但有些可能会永久存在,一直干扰大脑不同部位之间的交流。对这些阻塞的进一步研究可能有助于科学家治疗严重的神经系统疾病,如阿尔茨海默症。

大脑会像肌肉一样疲劳吗?

在经历了一天漫长的工作、参加完期末考试,或者开车接送孩子参加各种课外活动之后,相信许多人都会在精神上有一种疲惫不堪的感觉。当这种“脑力枯竭”开始出现时,不管你多么努力地想集中注意力,最后可能都会发现一切徒劳。

这种精神上的疲劳是否意味着你的大脑已经超负荷工作?换句话说,你的大脑是否会像肌肉一样感到疲劳?精神上的疲劳与我们常说的疲劳有什么区别吗?尽管这些问题的答案涉及一些复杂的化学科学,但幸运的是,有一些方法可以使精神疲劳在崩溃之前得到控制,而且这些方法很容易理解。

严格来说,大脑是一个器官,与肌肉有很大不同。大脑确实有一些肌肉组织,但大部分是脂肪组织。在大脑中,神经元细胞通过化学物质传递信息。虽然大脑不是肌肉,但大脑细胞也是利用能量来运作的。

大脑需要“燃料”来提供能量,而葡萄糖是主要的能量来源。当葡萄糖进入大脑细胞时,会被线粒体转化成三磷酸腺苷(ATP)。这是一种复杂的有机化学物质,用于在细胞中储存和传输能量。

澳大利亚和比利时的研究人员认为,ATP可能正是“脑力流失”的关键。他们认为,当你的大脑努力工作时,它会消耗掉所有的葡萄糖,让你感觉筋疲力尽。当葡萄糖水平降低时,ATP的水平提高,而ATP的增多会阻止多巴胺的产生。多巴胺是一种让人感觉良好并保持动力的化学物质。

这项研究发表在2018年的《运动医学》(Sports Medicine)杂志上。研究得出的结论是,当你的大脑得不到足够的多巴胺时,你继续工作的意愿就会降低。因此,即使大脑不是肌肉,在化学上你也会因为想得太多而感到疲劳。

我们并不是一直使用大脑的“高阶执行功能”。虽然“高阶执行功能”可以包括一些明显高难度的任务,比如参加法学院入学考试,但也可以包括一些小型挑战的组合,比如一次处理大量新的信息。一段时间后,我们的大脑会自动处理事情,消耗更少的能量。例如,如果你每天都以相同的方式开车去上班,那么这种活动所消耗的脑力就会比你不断寻找新路线所消耗的脑力少得多。当你的大脑需要处理源源不断的新信息时,它必须将精力投入到每一个决策中,这就会过度使用高阶执行功能,导致精神疲劳。

大脑中复杂的化学反应

虽然消耗完大脑中可用的葡萄糖会导致精神疲劳,但仅仅摄入更多的葡萄糖并不能使大脑完全恢复能量。吃点零食或喝点咖啡可能会有帮助,但都不会消除脑力流失,因为大脑细胞的功能要复杂得多。

每个脑细胞都与其他10万个细胞连接在一个高度整合的网络中。当你感觉到疲累的时候,你的大脑就会减少血液流动和电活动。科学家对大脑的了解仍处于理论阶段,尽管都知道休息很重要,但他们仍然不确定为什么很重要。

不过,简单地说,维持大脑功能正常有四个步骤:

1、血液中必须有葡萄糖;

2、葡萄糖必须有效地在细胞内运输;

3、葡萄糖必须进入线粒体;

4、线粒体必须产生ATP。

这四个步骤中的任何一个崩溃都可能导致精神疲劳。如果没有葡萄糖可用,细胞功能可能会减慢或工作不正常。然而,目前科学家所使用的技术并不能提供细胞水平的信息。这些都是目前正在研究的问题。

从压力到倦怠

不管科学家能否解释,你都会真实地感受到精神疲劳。当精神上感到的挑战——无论来自工作、政治或现代生活的快节奏——不断向你袭来时,你的压力反应就会不断变化。这些会促使你的身体释放大量的压力荷尔蒙皮质醇。

压力源不一定会一直存在。压力也会导致“精疲力竭”,可以描述为“面对的太多问题或事情都没有解决办法”,这种由过度压力引起的精神和情绪疲劳会影响你的免疫系统,干扰你的注意力、记忆力和专注力。

如何善待你的大脑?

好消息是,我们完全可以避免精神崩溃。只要知道大脑功能的限制因素——比如是否有葡萄糖——就会帮助你以不同的方式思考。前额叶皮层是进行高阶思考的地方,需要大量的能量,因此,你的大脑不能整天执行复杂的任务,你可以考虑在早上完成最具挑战性的活动。

如果可以的话,你可以过一种更平衡的生活,不要承担太多,要有限度,当面对新的责任时,要考虑利弊,你需要一个有规律的压力管理程序,可以让你的大脑休息,或者提供能量。它必须是有规律的。

然而,如果你正经历着精神疲劳,并且没有明确原因的话,专家的建议是检查一下身体状况。因为人们会受到不同的认知影响,就像身体上会受到不同影响一样,我们应该对情绪感知的变化引起警觉。

保持健康的饮食和生活方式也有帮助,包括充足的睡眠,不要对自己太苛刻,以及不要成为一个完美主义者。如果你正在经历某种倦怠,你应该试着找出原因。你的大脑只能做这么多。在科学家对大脑细胞内部的工作方式有更深入的了解之前,你必须把注意力放在生活方式的改变上。

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