為什麼大腦高速運轉之後會特別疲憊，大腦思考的時候真的能更快的消耗能量么？那睡覺會降低腦的能耗么？

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我們經常在腦力勞動之後感覺非常疲憊

謝邀。現學現賣拋磚引玉

『累』其實有兩種，一種是身體上的，另一種是精神上的。當然『累』這種感覺是來自心靈的主觀描述，不過身體上的疲倦還是很容易被區分開來的，畢竟身體上的疲倦一般都有明顯的原因，包括體力活動，睡眠不足，疾病等等。最重要的是，帶來的一些軀體生理反應是不受意識控制的，比如心律，呼吸這類自主神經功能，還有肌電反應。

精神疲倦則是主要影響認知功能，表現為思考速度減慢，注意力不集中等等，也會出現一些行為上的異常。仔細觀察還是可與軀體疲憊區分開。現代生活主要轉移到了大量的腦力工作上，所以認識和如何緩解精神疲倦顯得更重要。

直覺上，疲倦可能是又長時間用腦導致的。然而科學研究又一次證明了，直覺和常識很多是不靠譜的！很多情況下精神疲倦和時間長短沒有必然關係（比如我以前上政治課，過不了5分鐘就會覺得累，昏昏欲睡），而是和你付出的努力得到的回報有關係，也就是說，大腦中的『獎賞迴路』機制又在這裡起作用了。（所以對於神經科學家從某種角度來說，難以完全相信自由意志在行為中的作用）。

提到『獎懲系統』不得不提到『動機系統』，這兩傢伙此起彼伏相互作用支配了我們的很多行為和感受。動機也分兩種，一種要趨利，一種要弊害，兩者都是需要消耗能量的。在現實中這兩者是在一定時間內不斷起伏波動的，最終的結果是看平均哪一個更高一些決定了你是疲憊還是不疲，而不是到這個間隔的花費時間。

既然疲倦感是在『潛意識』中不斷衡量消耗/收益能量的，這就和演化心理學聯繫在了一起。很顯然，如果一定時間內消耗超過了收益，改變當前的行為策略是最好的方法，否則就會從心理上產生一種『疲憊感』，從而『強制』停止當前行為防止消耗過渡，這對於所有動物都是很必要的（我們無從得知其他動物會不會有『疲憊感』）。總之這是演化的產物，放到現在的人類社會環境不一定適用了，但是這個機制始終在起作用。如果長時間無視這種情況，就會導致某些損害，疲憊綜合征等等。

另外發現有一些人格特質可能傾向於使人們無視疲憊信號，包括完美主義，神經質和內向。有這樣特質的人，可能會因為怕不被別人承認自己有限的成績，或者會更擔心失敗帶來的後果而不是成功帶來的獎勵，從而繼續收支不平衡的工作，導致嚴重的疲憊感。

關於他們的神經調節機制時間有限就不表了（其實很無聊，丟個圖吧）

參考：Mental fatigue: costs and benefits. Brain Res Rev. 2008 Nov;59(1):125-39. doi: 10.1016/j.brainresrev.2008.07.001. Epub 2008 Jul 9.

謝神丁邀。

大腦在高速運轉之後感到疲憊，是一個主觀感受。大腦思考的時候是否更快的消耗能量是一個客觀現象。這兩者不一定有必然的聯繫（比如說玩遊戲時大腦在運轉，但並不覺得疲憊）。因此，我把這個問題當作三個問題來看：1.大腦思考的時候真的能更快的消耗能量么？2.為什麼思考之後會特別疲憊？3.1和2之間有因果關係嗎？

1.大腦思考的時候真的能更快的消耗能量么？

腦是個能耗很高的器官。在人類中，腦以其1.5kg左右的重量，消耗了身體總能量消耗的20-25%。這些能量主要是被消耗在維持神經元的膜電位上（神經元不停的把鈉離子泵出胞外，把鉀離子泵入胞內，以維持內負外正的跨膜電位，同時消耗大量的ATP）。無論神經元活動與否，這部分能耗都是大腦能量消耗的主要部分。

跨膜電點陣圖示，圖片來自維基百科。

那麼在大腦高速運轉的時候，能量消耗會增加嗎？從直覺來看，不會增加很多。

拿我自己來舉例子，我的晨脈心率在60上下，在我慢跑時心率在140-150，10k測速時心率穩定在175左右，在我騎動感單車衝刺時，心率可以達到190，同時呼吸急促（耗氧量比靜息狀態增加3倍不止？）。但是，我從來沒有發現我在思考時，心率和呼吸可以明顯增加。這說明對比靜息狀態，在思考時腦的耗氧量增加不會很大（至少沒有達到肌肉耗氧的水平）。

事實上，腦的總能耗在各種狀態下並沒有非常明顯的波動，但是在執行不同任務時，相關腦區的激活會消耗比平時更多的能量。

怎麼對比靜息時和思考時的腦能量代謝水平呢？腦功能影像（PET或功能核磁共振）是個可用方法，這個方法通過監測腦區葡萄糖利用率或腦區供血量來間接反映腦區的耗能水平。

用功能影像的方法可以看到，腦在執行任務的時候，相關腦區確實供血量增加了。但與此同時，也會有很多區域供血量減少。這說明，可能總的供血量增加不大。

而且，功能影像中血流量的增加，也並不一定意味著耗氧量的增加。如下圖：在執行視覺任務時，視覺皮層的葡萄糖利用率，血流量都增加，但絕對耗氧量增加不多。

另外，印象里讀過神經元神經活動時與靜息時耗氧量的區別，大概增加20%左右（記得不清楚了，來源也忘了）。所以，大腦高速運轉很可能增加能量消耗，但其不會很高（至少不會成倍增加）。

2.為什麼大腦思考之後會特別疲憊？3.1和2之間有因果關係嗎？

@這兩個問題，@外星菜鳥回答的非常棒。快去點贊。

疲勞更多的時候不是能量缺少，而是代表體內垃圾物質如自由基（free radical）等積累到一定程度所引起的精神上的反饋，產生的一種保護性抑制機制。
為什麼自由基過多會導致保護機制的出現，從而導致疲憊呢？因為自由基是一種強氧化的遊離基團，它極易和任何細胞、組織發生反應改變原細胞和組織固有的結構和性狀，改變細胞膜的滲透性，細胞和組織長時間處於氧化應激（oxidative stress）環境中會誘發炎症（inflammation）促使產生更多的ROS（reactive oxygen species）來清理受損細胞從而可能誘發鏈狀反應導致其他細胞中DNA、RNA、蛋白等的損耗，引起結合核因子κB (NFkB)的產生和擴散，結合核因子κB 將引起細胞程序性死亡基因的表達，如：凋亡（apoptosis）。或者引起增殖（proliferation）導致癌變（carcinogenesis）。所以我們需要休息來讓抗氧化酶及時的清理掉細胞的自由基，讓細胞和組織保持應有的活性。
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ROS來源於線粒體，線粒體負責在氧的作用下生成ATP，不完全過程會產生superoxide radical (O2-) 等ROS。一定量的ROS會保證免疫系統的正常工作，過量的ROS會導致細胞直接死亡，或是基因表達帶來的凋亡。由於大腦在氧耗上10倍於其他部分，加上對人身體的重要程度，所以大腦相比身體其他部分會更加容易產生自由基引起疲勞，注意用腦衛生是健康的基本保障。

白天的工作軀體吸收心血管系統提供的營養產生廢物，廢物被淋巴系統帶走。這是軀體的循環系統。
同樣，大腦也有它的循環。不同的是大腦裡面沒有淋巴系統，因為大腦裡面空間有限，再裝一套淋巴系統效率很低。進化促使我們採取另外一套策略——腦脊液。
你長期思考產生的廢物會在神經元內部積累（我的個人感受是高強度思考後大腦有發脹的感覺。讀一篇特別美的文章後整個腦子會麻麻的，感覺被更新了，不知道為什麼。），這些廢物會使神經元之間的信息傳遞收到阻礙。你的思維開始遲緩，人就感覺精神疲憊。
美美地睡一覺無疑是唯一解。當你入睡後。你的腦細胞就會收縮，把廢物排到細胞外。腦脊液開始沖刷洗滌這些間隙，把廢物帶走。這個過程非常神奇。
腦細胞收縮了，但不意味著一點都不工作了。所以人類會做夢！每個人都做！
非專業人士，回答僅供參考。
TED演講有講，沒找到。

眾所周知，大腦是人體一切活動的司令部。雖然大腦的重量只佔人體重的1/50，卻需要佔用全身近1/4的氧氣和血液供應。因此，如果平時大腦的供氧量一直處於不足的狀態，那麼首先就會出現腦疲勞的癥狀。如果腦疲勞者對此還沒有能夠引起足夠的重視，長此以往腦源性疾病就有很可能在毫無徵兆之時突然發作。

腦細胞對糖的親和力尤其地高，正常情況下，腦細胞都是靠糖酵解供能，產物是乳酸，然後就累啦

無責任無依據的瞎猜:
大腦高速運轉本身不會消耗明顯更多的能量.但是"大腦高速運轉"通常伴隨的人體"興奮","緊張"這些情緒背後的血流加速,肌肉緊張這些會極大的增加能量消耗.

答案，不會。首先，大腦耗能非常穩定，說白了就是些細胞在自己工作崗位上幹些文職工作，不像肌肉這些工人在干體力活。
其次，大腦的供能是非常穩定，具有自身調節供能來保證血液供應，讓大腦可以時時刻刻正常運行(腎臟也有這個功能來維持代謝廢物的穩定排出)。
所以平時我們覺得緊張或者壓力大的時候，並不是因為大腦加速運動導致的勞累，實際上是因為交感神經興奮導致其他器官的額外供能。
至於為什麼會勞累，我相信是有某種物質的作用，但是至少不應該是乳酸堆積造成的。@采銅

從物理上來講，大腦思考會導致熵減小，因為思考的過程會產生新的信息，而熵減小必須通過耗能來實現。

個人很明顯的一個例子，高中時還沒到下課就感覺餓的不行，而放假在家時，吃飯時都不餓。

這個跟工作記憶可能有關係。
大腦的使用，如果沒有組塊性參與，大腦工作效率會受到很大影響！專家思考方式就比較善於組塊！
可以看看「為什麼學生不喜歡學校」，很不錯的一本書，因為作者曾經寫過認知學的書。
第一章就明確提出大腦不是用來思考的，大腦的大部分資源給了視覺、聽覺、行動上。
一言難盡，自己去看書吧　呵呵

個人覺得題主所說的大腦高速運轉之後的疲憊，並不完全是有神經活動造成，雖然高速運轉時候的大腦能耗確實略高，神經元細胞也是需要氧和營養的。個人覺得這種疲憊主要是由壓力和緊張引起，就好像你看電視劇也是大腦高速運轉你也不覺得累呀。壓力和緊張會激活體內的sympathic reaction，伴隨著腎上腺素分泌增加，心率增加等等生理反應，之後身體當然會有疲憊的感覺。並且有研究顯示，壓力大的時候，腦部新細胞的生成會大大減慢，於是就會有一種腦子轉不動了的感覺。（PS：適量運動會促進細胞生成幫助提高記憶力）
關於睡眠，睡眠中大體分有REM 和NREM的睡眠，在REM中（rapid eye movement），人們常常會做夢，其實在這段時間裡，雖然身體肌肉是不動的，但大腦的活動和醒著的時候一樣活躍。至於睡眠會讓人感覺不那麼疲憊，有研究表明，在深層睡眠過程中，會有大腦中各類腦部活動所堆積的廢物被人體自我消化或者分解。

為什麼我長時間思考之後大腦越來越興奮 -_-#

只有我一個人覺得長時間做題之後覺得腦袋發熱么？就和cpu過熱一樣

我記得之前是BBC還是哪兒，做過這個實驗，結果是思考不思考消耗的差不了多少，只會讓你主觀上認為餓了吃得更多而已（腦力工作真是坑爹有沒有。。。）

第一個問題，yes，這也是fMRI的原理。
第二個問題，應該會降低，但絕對不是完全靜息的，睡眠被認為對記憶的鞏固起重要作用，在睡眠中，有相關蛋白合成。

我是腦子一停下來就困。

我倒覺得，是身體疲憊了。

高三下學期是每天腦子超高速運轉超過十個小時，當時早餐一頓可以吃15個包子，拳頭那麼大自己家做的。然後中午又是餓得不行。現在早上吃三個到中午就不消化撐得難受。

MARK下，學習中

大腦高速運轉之後消耗的不是看的見的能量，而是看不見的能量:生命源動力。人有個生命源動力系統。是人的第二具靈性身體。

大腦消耗能量，在靜態下就佔比很大，高速運轉時候更厲害，這也是為什麼圍棋棋手要練習長跑的原因所在。