思考時間久了會感覺疲勞是什麼原因造成的？

12-19

對於我來說，這種疲勞的表現形式是，注意力和理解力相對下降。看到一篇文章說，這個時候應該嘗試深呼吸，從而使得腦部能夠獲得更多的氧氣。自己也準備嘗試一下這種方式，看看效果如何。
人在思考時候，是不是需要消耗比平時更多的氧氣？為什麼思考時間長了，會產生疲倦的感覺？
另外深呼吸是否真的為腦部提供了更多的氧氣？

謝陳中邀

我們大概都知道神經元活動和調控中最重要的一個機能是放電(firing)，這是神經信號傳遞的外在可見形式[1]。

並且生物在清醒狀態下(任務態)與睡眠狀態下相比，神經元的放電頻率明顯更高，即使是不與任務直接相關的神經元[2]。

在任務直接相關的神經元中，這種與休息態之間的放電頻率差異更加的明顯。據此原理，這些任務相關神經元放電頻率的宏觀外化，形成可觀測的EEG信號。神經元放電的生理實質，是神經元胞膜上離子通道的開合和胞膜內外離子的交換[3]。

以鉀離子(K+)通道為例，控制離子通道的關閉[4]和運輸離子[5]都需要ATP (adenosine triphosphate, 三磷酸腺苷)的參與。

在通道關閉時，每運出三個鉀離子(K+)，都會運入兩個鈉離子(Na+)，這會形成一個負電位(~ -70mV), 是所謂靜息電位。放電就是打開鉀離子通道，形成正電位[5]。

在這些反應的過程中，ATP逐漸水解，提供能量。反應產物依次是腺苷雙磷酸(ADP), 腺苷單磷酸(AMP)和腺苷(adenosine)[6].

一般情況下，體內會通過逆向進行反應(水合反應，從葡萄糖等得到能量)來補充ATP，但我們思考的強度很高時，反應來不及補充，這造成水解反應產物腺苷越積累越多。而腺苷也是一種神經遞質，腺苷積累會造成腺苷接收(Adenosine receptors)神經元的反應。
特別的，它會造成腦內，特別是下丘腦內食慾素(hypocretin/orexin)神經元的放電頻率降低:

自發興奮性突觸後電位(spontaneous excitatory postsynaptic currents, sEPSCs)的降低:

以及誘發興奮性突觸後電位的降低(evoked excitatory postsynaptic potentials, eEPSPs):

總之，下丘腦的這些食慾素神經元因此會降低興奮水平，這會通過這些神經元的投射，進一步的導致全腦的功能性改變，抑制大腦皮層的興奮水平[8]:

在答案"為什麼吃飯會有飽的感覺，睡覺卻感覺永遠睡不夠？ - Owl of Minerva 的回答"中提到，食慾素神經元是觸發晝夜節律的『觸發器開關機制』(The flip-flop switch)關鍵[9]:

這些神經元興奮水平的降低，會撥動大腦中控制睡眠-清醒的控制機制，使人昏昏越睡[10]。
同時，這些神經元興奮水平的降低，還會抑制多巴胺神經元的活動，減少多巴胺的分泌[11]。使人腦的獎賞系統受抑制，產生工作沒有成就的無力感，對在做的思考工作失去興趣[10]。
再者，會抑制血清素神經元的活動，使血清素水平降低。而血清素是是讓人感覺放鬆的神經遞質。這種變化會使人緊張起來，注意力集中困難、焦慮、煩躁，易發攻擊性行為，學習和記憶能力都降低[12]。

以上這些(注意力下降，厭煩，焦慮，緊張，缺乏成就感，暴力傾向，昏昏欲睡)便是我們在長時間的高強度腦力活動後的典型感受。

到此已經回答了題主的問題，但是還有幾點重要的需要提及。
1. 由於咖啡因受體和腺苷受體大部分是相同的，而且咖啡因的結合能力大於腺苷，因此人在腦力勞動疲勞時候可以喝咖啡來一定程度的緩解，由此阻塞腺苷的作用[14]。但是如果繼續腦力勞動，大腦中的腺苷水平會繼續升高，達到和咖啡也無效的地步。
2. 腺苷是神經抑製劑，同時也是神經修復的調製劑。長期的高強度腦力勞動會使神經系統中的腺苷長期處於高水平，這會阻礙神經修復，讓一些有害物質通過血腦屏障進入神經系統，產生器質性的結構和功能損傷，包括抑鬱症、慢性疲勞綜合症等極難治癒或無法治癒的神經疾病[15]。

所以在腦力勞動感到疲倦之時，可以喝咖啡緩解，但是這並不治本，更好的應對應該是及時休息。以上。
--------
[1] Ranck, James B. "Studies on single neurons in dorsal hippocampal formation and septum in unrestrained rats: Part I. Behavioral correlates and firing repertoires." Experimental neurology 41.2 (1973): 462-531.
[2] Hirase, Hajime, et al. "Firing rates of hippocampal neurons are preserved during subsequent sleep episodes and modified by novel awake experience."Proceedings of the National Academy of Sciences 98.16 (2001): 9386-9390.
[3] Lai, Helen C., and Lily Y. Jan. "The distribution and targeting of neuronal voltage-gated ion channels." Nature Reviews Neuroscience 7.7 (2006): 548-562.
[4] Craig, Tim J., Frances M. Ashcroft, and Peter Proks. "How ATP inhibits the open KATP channel." The Journal of general physiology 132.1 (2008): 131-144.
[5] Alberts, Bruce, et al. "Ion channels and the electrical properties of membranes." (2002).
[6] Chikahisa, Sachiko, and Hiroyoshi Séi. "The role of ATP in sleep regulation."Frontiers in neurology 2 (2011).
[7] Liu Z W, Gao X B. Adenosine inhibits activity of hypocretin/orexin neurons by the A1 receptor in the lateral hypothalamus: a possible sleep-promoting effect[J]. Journal of neurophysiology, 2007, 97(1): 837-848.
[8] Sakurai, Takeshi. "The neural circuit of orexin (hypocretin): maintaining sleep and wakefulness." Nature Reviews Neuroscience 8.3 (2007): 171-181.
[9] Saper, Clifford B., Thomas E. Scammell, and Jun Lu. "Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms." Nature 437.7063 (2005): 1257-1263.
[10] Tsujino, Natsuko, and Takeshi Sakurai. "Orexin/hypocretin: a neuropeptide at the interface of sleep, energy homeostasis, and reward system."Pharmacological reviews 61.2 (2009): 162-176.
[11] Nakamura, Toshiaki, et al. "Orexin-induced hyperlocomotion and stereotypy are mediated by the dopaminergic system." Brain research 873.1 (2000): 181-187.
[12] Liu, Rong-Jian, Anthony N. Van Den Pol, and George K. Aghajanian. "Hypocretins (orexins) regulate serotonin neurons in the dorsal raphe nucleus by excitatory direct and inhibitory indirect actions." The Journal of neuroscience22.21 (2002): 9453-9464.
[13] Meneses, Alfredo, and Gustavo Liy-Salmeron. "Serotonin and emotion, learning and memory." (2012): 543-553.
[14] Jacobson, Kenneth A., and Zhan-Guo Gao. "Adenosine receptors as therapeutic targets." Nature Reviews Drug Discovery 5.3 (2006): 247-264.
[15] Gomes, Catarina V., et al. "Adenosine receptors and brain diseases: neuroprotection and neurodegeneration." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes 1808.5 (2011): 1380-1399.

思維過程的本質是這樣的：大腦接受了一些信號，激發某些區域的神經元放電，然後這些放電過程又激發了其他神經元繼續放電，就像多米諾骨牌。
但是思考過程又有些不一樣：因為思考是需要依賴規則的，特別是邏輯思考，這些規則存儲在特定的區域，在思考的過程中要不斷地激活這些區域，這些區域被激活太多就會出現異常，好比電腦或其他任何設備，局部溫度過高就會使設備遭受勞損。而這種勞損本身也會變成信號或模式存儲在大腦的特定區域，形成焦慮的感覺，這種感覺也會像規則一樣被反覆喚醒激發。
於是變成了一種可怕的循環：你做著簡單重複的抽象思維運動（邏輯思維），你大腦的特定區域被過度使用，激發焦慮，形成焦慮模式，你每次意識到自己的焦慮，焦慮感又以一種新的模式被存儲被激發，你意識到頭上的汗珠這種感覺也會被存儲激發，最後你的注意力接近崩潰（實際就是思考需要激活的區域都已經難以被激活，一激活就會同時激活焦慮）。
與此同時，終極稻草來了，所謂思考是要有結果的，那個結果或者說目標的影子也被存儲在特定區域，思考過程中它被不斷激活，既可以促使你選擇正確的規則，同時也會有個負作用，就是提示你你目前離成功還比較遠，這也會導致更大量的焦慮產生。
此時你的注意力徹底崩潰，也就是無法做到只激活規則和短時記憶而不激活焦慮，一思考大腦就被焦慮佔滿。
你被迫休息。
所謂休息並不是說睡覺，而是，你要放鬆放空，也就是說通過激發另外一條多米諾骨牌鏈，使得當前的焦慮模式被緩解融化，不但規則區域得到冷卻，同時焦慮模式的緩解融化也會使得你的注意力再次回到思考內容本身，你的思維又活了。
所以什麼樣的"思考"容易累呢？程度排序如下：
目標明確的胡思亂想&>規則簡單的邏輯思考&>目標不明的胡思亂想&>發獃
（原諒我把發獃也算進來，因為發獃並不是睡覺）
所以我們可以發現如下幾個情況：
1、長時間開腦洞並不會讓我們感到累，有時候只是眼睛和脖子累了讓你想睡覺，有時候你只是想閉上眼睛讓大腦狂暴運轉。
2、擔心一件事會讓我們感到累。
3、下棋會讓我們累，但是電子遊戲不會

第3種情況有點出人意料，有些遊戲的規則也是簡單的，但是它的場景變化以及聲光效果紓解了焦慮模式，使得多米諾骨牌的鏈條被拉長。

所謂累，其實就是死循環！而這種死循環是大腦的一種自我保護機制。

以上都是我編的，我有點焦慮，但是還好，畢竟主要是開腦洞。
為了獲得正向反饋我決定表揚一下自己：收藏本答案。

因為沒思考出什麼有價值東西

或是你思考的東西連你腦子都不相信

你能思考出什麼有價值的東西？

如果一個人思考的有深度有突破的話

那很明顯他整個人會興奮起來

你馬上要摸到中五百萬的訣竅了

你興不興奮？

你馬上就要思考出一個方法

但是你覺得成功希望不大

而且也想了好久還是試一試吧

你騙得了別人騙不了腦子

於是就是大腦發出了信號

我很累，我需要休息。。

做著重複而無意義的思考

這就是疲勞的由來

而從事創造性和突破的思考時

你需要的只是休息和放鬆

根本不會有疲勞的感覺！！

心理學家Baumeister的研究發現深度腦力勞動尤其消耗葡萄糖，而葡萄糖參與很多機體功能，為人體提供能量。

所以目前很多流行心理學書籍和演講都引用了Baumeister的研究。結論很簡單，腦力勞動時需要補充糖分。

我一不是學心理學二不是學生物的，只能說從個人體會角度覺得相當靠譜。因為從小到大每次備考、備演出、做projects的時候都會莫名貪吃點心，而且比平時吃得多，結果還掉秤。。。（好想告訴所有問我怎麼吃得多還那麼瘦的人：你還不夠累。）

一樓的回答看似專業，實際上只是掉書袋貼文獻，完全答非所問啊。
樓主問思考的事情，你都能把5HT翻出來我也是醉了。
首先，思考是不是需要消耗比平時更多的氧氣？回答應該是肯定的。因為通常思考會涉及推理、計算、記憶等高級認知功能。fMRI的成像研究普遍表明，這些高級認知功能會使特定腦區的活動顯著增強，即耗氧量增加。（注意，fMRI的工作機理就是通過血紅蛋白含量推測神經活動，所以耗氧量是否增加是可以一目了然的）
思考時間長了，會產生疲倦的感覺。但這種疲倦是否是缺氧引起的就不好說了。也可能是能量（ATP）的缺少，或某些神經遞質活動減弱。要知道，大腦和電腦的重要區別之一就是，即使在你睡覺的時候，大腦完全不是待機省電狀態，而是一片波濤洶湧。只不過大腦的待機狀態是一片混亂的，而在集中注意思考時，個別腦區活動會更加強烈罷了。所以是不是因為這些消耗的氧氣導致的疲憊？真的不好說。
深呼吸會提供更多的氧氣。但這於緩解疲勞是不是有作用，應該還沒有專門研究，從經驗來看，應該是有的。

Quora上的學者解釋是這樣的：
大腦需要25%的血液，碳水化合物，和每一次心跳的所需要的氧氣。它會消耗能量但卻不會產生能量。前額葉皮質是負責決策、複雜學習、執行一些功能的。當有巨大的信息量需要前額葉皮層來處理時，它會利用和耗盡其存儲的所有能量。在能量消耗完之後的任何信息都不會被發送到海馬進行鞏固和形成長期記憶。大腦疲勞，需要更多的能量輸入。所以，你可以起身走一走，來增加你的心跳和為你的大腦前額葉層獲得更多的血液、氧氣和碳水化合物，補充能量存儲。
好比，一輛汽車在油消耗完之後，它不能自己生油，只能通過加油獲得能量

因為腦子和身體一樣都是需要能量的，而且即使坐著不動干一天腦力勞動也會覺得很疲憊，大腦占人體質量雖小，耗費的能量卻不少，思考的時候大腦飛速運轉消耗葡萄糖，產生代謝物乳酸之類，人會疲憊，這是在提醒你還休息一下了，就跟做體力一樣，太累了會影響運動質量甚至受傷，同理大腦太累自然是效率下降咯。
所以思考久了吃點巧克力之類補充點能量，深呼吸攝入氧氣提高能量利用效率，或者睡一覺，都是從身體角度改善。
在思維而言，思考問題干想不是最好的辦法，最好是思考前就問題查找相關信息後再放射性，創造性進行思考，這樣事半功倍。畢竟思考的深度和廣度取決於原本腦子裡有沒有貨，否則只是自己天馬行空各種意淫自hi，還傷神。

通俗易懂來說就是保護你的大腦不要讓他耗能過度而產生不良的腦功能性甚至是結構性的影響
因為我們的祖先經常會面臨能量問題腦耗能很猛！！基因隨機突變大自然挑選
能自動節約腦耗能的祖先就在這個層面相對優秀活了下來生了我們沒有這個機制的祖先都被淘汰了這就是為什麼從更宏觀的角度一樓說得沒什麼卵用至少要把生化層面的東現出來論證生理層面的理論大多為紙老虎這是常識

空藍了

腦子裡面都是腦電波，其實就是正負離子之類的。思考之後，正負離子相互抵消，數量不足了。你就是接上氧氣瓶也是然並卵的。

有時覺得思考是件麻煩的事。不必每件事都拘泥於細節，大致方向找對就可以。具體事在細細思考.

我感覺就是大腦內存溢出了而變卡，需要清除一些進程

回憶的事情傷神
幻想的事情靠想像力只會讓大腦越來越活躍

ATP ADP你曉得不

意識層面的快速運動需要依靠陽氣的推動，並且受陽氣推動的效率和效能影響，一方面陽氣的推動依賴於陽氣本身的質與量，另一方面陰氣轉化為陽氣的效率和效能也會。類比一些生活中的例子，軍隊打仗時，能否保持高戰鬥力。一方面看軍隊戰鬥人員（陽氣）的數量和質量，並且與戰鬥的激烈程度和戰鬥員的單位戰鬥力有關，另一方面與軍隊的後勤保障能力也有密切關係。