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在十月到六月之间，他们从礼堂、体育馆和教室里鱼贯而出，眼睛适应着阳光，手指笨拙地唤醒着已经沉默了四个小时的手机。有些人抬起手抚摸额头，好像想揉去头痛。另一些人则在停车场前徘徊，不知道下一步该做什么。他们筋疲力尽，但不是因为任何剧烈的体力活动。相反，这些高中生刚刚参加了SAT考试。“我一到家就睡着了，”伊克拉·艾哈迈德 告诉《本地》，这是《纽约时报》的一个博客，当时她因关于“SAT宿醉”的故事接受了采访。
暂时的精神疲惫是一种真实且常见的现象，需要注意的是，它与因长期睡眠不足和某些疾病引起的慢性精神疲劳不同。日常精神疲惫在直觉上是有道理的。当然，复杂的思考和高度的注意力需要比日常的心理过程更多的能量。正如剧烈的运动会使我们的身体疲惫一样，脑力劳动也应该会耗尽大脑。然而，最新的科学研究表明，关于精神疲惫的普遍观念过于简单。大脑无论我们是在处理微积分还是点击浏览本周排名前 10 的 LOLcats，都会持续消耗大量能量，对于它的大小而言。尽管神经元放电会调集额外的血液、氧气和葡萄糖，但与大脑贪婪的基线摄入量相比，任何局部能量消耗的增加都是微乎其微的。因此，在大多数情况下，短时间的额外脑力劳动比平时需要多一点脑力，但不会多很多。然而，大多数实验室实验并没有让志愿者进行几个小时具有挑战性的脑力活动。而且，即使精神疲劳的生理机制与身体疲劳不同，也必须有某种东西可以解释精神疲劳的感觉。仅仅相信我们的大脑已经付出了很多努力就可能足以让我们感到昏昏欲睡。
脑力
尽管成年人的大脑平均重量约为 1.4 公斤，仅占总体重的 2%，但它消耗了我们 20% 的静息代谢率 (RMR)——即我们的身体在非常懒惰的一天中不活动所消耗的总能量。根据年龄、性别、体型和健康状况，RMR 因人而异。如果我们假设平均静息代谢率为 1300 卡路里，那么大脑仅为了保持正常运转就消耗了 260 卡路里。这相当于每小时 10.8 卡路里或每分钟 0.18 卡路里。（为了进行比较，请参见哈佛大学关于不同活动中燃烧的卡路里的表格）。通过简单的数学计算，我们可以将该数字转换为功率的度量单位
— 静息代谢率：1300 千卡 (kcal)，即营养学中使用的那种
— 24 小时内 1300 千卡 = 每小时 54.16 千卡 = 每秒 15.04 克卡路里
— 15.04 克卡路里/秒 = 62.93 焦耳/秒 = 大约 63 瓦
— 63 瓦的 20% = 12.6 瓦
因此，典型成年人的人脑大约以 12 瓦的功率运行——仅为标准 60 瓦灯泡所需功率的五分之一。与大多数其他器官相比，大脑是贪婪的；与人造电子产品相比，它惊人的高效。击败危险边缘！冠军的超级计算机 IBM Watson 依赖于 90 台 IBM Power 750 服务器，每台服务器大约需要 1000 瓦。
能量以葡萄糖的形式通过血管输送到大脑，葡萄糖穿过血脑屏障，用于产生三磷酸腺苷 (ATP)，ATP 是细胞内化学能量的主要货币。对动物和人类的实验都证实，当特定大脑区域的神经元放电时，局部毛细血管会扩张以输送比平时更多的血液，以及额外的葡萄糖和氧气。这种一致的反应使得神经影像研究成为可能：功能性磁共振成像 (fMRI) 依赖于流向和来自放电神经元的血液的独特磁特性。研究还证实，一旦扩张的血管输送了额外的葡萄糖，脑细胞就会吸收它。
根据这些发现的逻辑，一些科学家提出了以下观点：如果神经元放电需要额外的葡萄糖，那么特别具有挑战性的脑力任务应该会降低血液中的葡萄糖水平，同样，食用富含糖分的食物应该会提高此类任务的执行能力。尽管许多研究证实了这些预测，但总体证据好坏参半，葡萄糖水平的大部分变化范围从微小到很小。例如，在诺森布里亚大学的一项研究中，完成一系列口头和数字任务的志愿者比仅重复按键的人的血糖下降幅度更大。在同一项研究中，含糖饮料提高了其中一项任务的执行能力，但没有提高其他任务的执行能力。在利物浦约翰摩尔斯大学，志愿者完成了两个版本的 Stroop 任务，在任务中，他们必须识别单词打印的墨水的颜色，而不是阅读单词本身：在一个版本中，单词和颜色匹配——蓝色以蓝色墨水显示；在困难的版本中，单词蓝色以绿色或红色墨水显示。完成更具挑战性任务的志愿者显示血糖下降幅度更大，研究人员将其解释为更大的脑力劳动产生的直接原因。一些研究发现，当人们不擅长某项特定任务时，他们会付出更多的脑力劳动并使用更多的葡萄糖，同样，你越熟练，你的大脑就越高效，你需要的葡萄糖就越少。至少一项研究表明了相反的情况，即更熟练的大脑会调动更多能量。*
并非如此简单的糖分
葡萄糖研究中令人不满意的和矛盾的发现强调，大脑中的能量消耗并不是简单的更大脑力劳动耗费更多身体可用能量的问题。渥太华大学的克劳德·梅西耶回顾了许多此类研究。他仍然不相信任何一项认知任务可以显著改变大脑或血液中的葡萄糖水平。“从理论上讲，是的，更困难的脑力任务需要更多能量，因为神经活动更多，”他说，“但是当人们完成一项脑力任务时，你不会看到葡萄糖消耗量的大幅增加，占总体速率的显著百分比。基础水平的能量消耗相当多——即使在活动非常少的慢波睡眠中，仍然有很高的基础葡萄糖消耗量。”大多数器官不需要那么多能量进行基本维护。但是，大脑必须积极地维持数十亿神经元膜上带电粒子的适当浓度，即使这些细胞没有放电。由于这种昂贵且持续的维护，大脑通常具有进行少量额外工作所需的能量。
其他评论论文的作者也得出了类似的结论。宾夕法尼亚大学的罗伯特·库尔兹班指出，有研究表明，适度运动可以提高人们的注意力。例如，在一项研究中，在跑步机上行走 20 分钟的儿童在学业成绩测试中的表现优于考试前安静阅读的儿童。如果脑力劳动和能力仅仅是可用葡萄糖的问题，那么运动后消耗了更多能量的儿童的表现应该比安静的同龄人差。
罗汉普顿大学的利·吉布森在一篇关于碳水化合物和脑功能的评论中写道，脑力任务的难度对能量消耗的影响“似乎很微妙，并且可能取决于个体在所需努力、参与度和可用资源方面的差异，这些差异可能与年龄、性格和葡萄糖调节等变量有关。”
吉布森和梅西耶都认为，当某人难以正确调节葡萄糖，或禁食很长时间时，含糖饮料或食物可以提高他们随后在某些类型的记忆任务中的表现。但对于大多数人来说，身体可以轻松地提供大脑为额外脑力劳动所需的一点额外葡萄糖。
身体和思想
如果具有挑战性的认知任务仅比平时消耗略多一点的燃料，那么在参加 SAT 或类似的艰苦脑力马拉松后，精神疲惫的感觉又如何解释呢？一种解释是，长时间保持专注或在具有挑战性的知识领域中导航确实会燃烧足够的能量，使人感到疲惫，但研究人员尚未证实这一点，因为他们对志愿者的要求还不够严格。在大多数实验中，参与者会执行一项难度适中的单一任务，很少超过一两个小时。“也许如果我们对他们施加更大的压力，并让人们去做他们不擅长的事情，我们会看到更清晰的结果，”梅西耶建议道。
与脑力劳动的持续时间同等重要的是人们对它的态度。观看一部情节复杂的惊险传记片，会让大脑的许多不同区域兴奋长达两个小时，但人们通常不会在走出影院时抱怨精神疲劳。有些人经常会津津有味地阅读其他人可能会沮丧地扔到一边的晦涩难懂的小说。在周日上午完成一个复杂的填字游戏或数独谜题通常不会影响一个人在一天剩余时间里的注意力——事实上，有些人声称它能提高他们的精神状态。简而言之，人们经常在享受智力刺激的活动时不会感到精神疲惫。
这种疲劳似乎更容易发生在并非为了乐趣而进行的持续脑力劳动之后——例如强制性的 SAT 考试——尤其是在我们预期这种磨难会耗尽我们的大脑时。如果我们认为考试或谜题会很难，它通常就会很难。研究表明，当人们锻炼和进行体育运动时，也会发生类似的情况：很大一部分的身体疲劳是源于我们的头脑。在相关研究中，志愿者在完成 90 分钟的持续注意力计算机测试后，骑健身自行车时，比那些在锻炼前观看情绪中立的纪录片的参与者更快地因疲劳而停止蹬车。即使注意力测试并没有比看电影消耗更多的能量，志愿者也报告说感觉精力不足。这种感觉强大到足以限制他们的身体表现。
就 SAT 而言，除了纯粹的脑力劳动之外，还有其他因素可能会导致考后迟钝：压力。毕竟，大脑不是在真空中运作的。其他器官也会消耗能量。参加一场部分决定一个人未来四年将去哪里的考试，足以让人感到紧张，导致压力荷尔蒙涌入血液，引起出汗、心率加快，并促使人们坐立不安和身体姿势扭曲。SAT 和类似的考试不仅在精神上令人疲惫，而且在身体上也令人筋疲力尽。
一项小型但具有启示性的研究表明，即使是轻微的压力性智力挑战也会改变我们的情绪状态和行为，即使它们不会深刻地改变大脑的新陈代谢。14 名加拿大女大学生要么只是坐着，要么总结一段文字，要么在享用自助午餐前完成一系列 45 分钟的计算机注意力测试和记忆测试。那些动用大脑的学生比那些放松的学生多摄入了大约 200 卡路里的热量。他们的血糖水平也比那些只是坐着的学生波动更大，但没有任何一致性。然而，那些大脑忙碌的学生的压力荷尔蒙皮质醇水平明显较高，他们的心率、血压和自我报告的焦虑也较高。很可能，这些学生之所以吃得更多，并不是因为他们疲惫的大脑迫切需要更多燃料；相反，他们是压力性进食。
梅西耶对日常精神疲惫有相关的解释：“我的一般假设是，大脑是个懒汉，”他说。“大脑很难长时间专注于一件事情。持续的注意力可能会在大脑中产生一些变化，从而促使人们避免这种状态。这可能就像一个计时器，说‘好了，你现在可以结束了。’也许大脑只是不喜欢长时间如此努力地工作。”
*编者注：第七段的最后两句话在发表后为清晰和准确性进行了编辑