当你感到精神疲惫时，你的大脑可能在幕后做了比你想象中更多的事情。在一项使用功能性磁共振成像（fMRI）的新研究中，研究人员发现了两个关键的大脑区域，当人们感到认知疲劳时会被激活——这些区域似乎在权衡继续心理努力和选择放弃之间的成本。令人惊讶的是，参与者需要高额的经济奖励才能完成具有挑战性的记忆任务，这表明动机可以克服精神疲劳。这些见解可能为利用脑成像和基于行为的疗法来治疗创伤后应激障碍（PTSD）和抑郁症中的脑雾铺平道路。
实验中，科学家们对健康的志愿者进行了功能性磁共振成像扫描，发现在两个大脑区域中活动增加，它们共同作用以应对并可能调节大脑在“感到”疲惫时的状态，决定是放弃还是继续进行心理努力。
约翰·霍普金斯大学医学院生物医学工程副教授、肯尼迪·克里格研究所的研究科学家Vikram Chib博士表示：“我们的实验室专注于[我们的思维]如何为努力创造价值。”他补充道：“我们对包括记忆和回忆在内的认知任务的生物学了解得较少，尽管它们与体力任务一样需要大量的努力。”Chib指出，从轶事上看，科学家知道认知任务令人疲惫，但对其为何以及如何在大脑中发展和表现却知之甚少。
参加研究的28名参与者年龄在21至29岁之间，他们因参与研究获得了50美元的报酬，并被告知可以根据他们的表现和选择获得额外的报酬。所有参与者在实验开始前都接受了基线MRI扫描。
测试他们的工作记忆的任务是在进行后续的大脑MRI扫描时进行的，包括按顺序查看屏幕上的一系列字母，并回忆某些字母的位置。字母在序列中的位置越靠后，就越难记住其位置，从而增加了认知努力。参与者在每次测试后都会收到关于他们表现的反馈，并有机会通过更困难的回忆练习获得不断增加的报酬（1到8美元）。参与者还被要求在每次测试前后自我评估他们的认知疲劳水平。
总体而言，测试结果发现，当参与者报告认知疲劳时，两个大脑区域的活动和连接性增加：右岛叶（一个与疲劳感相关的大脑深处区域）和背外侧前额叶皮层（控制工作记忆的大脑两侧区域）。对于每位参与者，在认知疲劳期间，这两个大脑位置的活动水平都比测试开始前的基线测量值高出两倍以上。
Chib说：“我们的研究旨在诱导认知疲劳，并观察人们在感到疲劳时选择付出努力的变化，同时确定做出这些决策的大脑位置。”
值得注意的是，Chib及其研究团队成员Grace Steward和Vivian Looi发现，为了促使参与者付出更多的认知努力，经济激励必须很高，这表明外部激励能够促进这种努力。
Chib说：“考虑到我们之前的工作发现激励同样能刺激体力努力，这一结果并不完全令人意外。”
“这两个大脑区域可能共同作用以决定避免更多认知努力，除非有更高的激励提供。然而，认知疲劳的感知与人脑实际能力之间可能存在差异。”Chib补充道。
Chib表示，疲劳与许多神经系统疾病有关，包括PTSD和抑郁症。“既然我们很可能已经确定了健康人群中认知努力的一些神经回路，我们需要研究这些条件下的患者大脑中疲劳是如何表现的。”他补充道。
Chib认为，有可能使用药物或认知行为疗法来对抗认知疲劳，而当前使用决策任务和功能性磁共振成像的研究可能成为客观分类认知疲劳的框架。
功能性磁共振成像使用血流来测量大脑中广泛区域的活动；然而，它并不能直接测量神经元激活，也不能捕捉大脑活动的更细微变化。
“这项研究是在MRI扫描仪中进行的，并且涉及非常特定的认知任务。重要的是要看看这些结果如何推广到其他认知努力和现实世界任务。”Chib说道。
该研究的资金由美国国立卫生研究院提供（R01HD097619，R01MH119086）。
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