大脑在高速运转之后感到疲惫，是一个主观感受。大脑思考的时候是否更快的消耗能量是一个客观现象。这两者不一定有必然的联系（比如说玩游戏时大脑在运转，但并不觉得疲惫）。因此，我把这个问题当作三个问题来看：1.大脑思考的时候真的能更快的消耗能量么？2.为什么思考之后会特别疲惫？3.1和2之间有因果关系吗？

　　脑是个能耗很高的器官。在人类中，脑以其1.5kg左右的重量，消耗了身体总能量消耗的20-25%。这些能量主要是被消耗在维持神经元的膜电位上（神经元不停的把钠离子泵出胞外，把钾离子泵入胞内，以维持內负外正的跨膜电位，同时消耗大量的ATP）。无论神经元活动与否，这部分能耗都是大脑能量消耗的主要部分。

　　拿我自己来举例子，我的晨脉心率在60上下，在我慢跑时心率在140-150，10k测速时心率稳定在175左右，在我骑动感单车冲刺时，心率可以达到190，同时呼吸急促（耗氧量比静息状态增加3倍不止？）。但是，我从来没有发现我在思考时，心率和呼吸可以明显增加。这说明对比静息状态，在思考时脑的耗氧量增加不会很大（至少没有达到肌肉耗氧的水平）。

　　事实上，脑的总能耗在各种状态下并没有非常明显的波动，但是在执行不同任务时，相关脑区的激活会消耗比平时更多的能量。

　　怎么对比静息时和思考时的脑能量代谢水平呢？脑功能影像（PET或功能核磁共振）是个可用方法，这个方法通过监测脑区葡萄糖利用率或脑区供血量来间接反映脑区的耗能水平。

　　用功能影像的方法可以看到，脑在执行任务的时候，相关脑区确实供血量增加了。但与此同时，也会有很多区域供血量减少。这说明，可能总的供血量增加不大。

　　而且，功能影像中血流量的增加，也并不一定意味着耗氧量的增加。如下图：在执行视觉任务时，视觉皮层的葡萄糖利用率，血流量都增加，但绝对耗氧量增加不多。

　　另外，印象里读过神经元神经活动时与静息时耗氧量的区别，大概增加20%左右（记得不清楚了，来源也忘了）。所以，大脑高速运转很可能增加能量消耗，但其不会很高（至少不会成倍增加）。

　　疲劳更多的时候不是能量缺少，而是代表体内垃圾物质如自由基（free radical）等积累到一定程度所引起的精神上的反馈，产生的一种保护性抑制机制。

　　为什么自由基过多会导致保护机制的出现，从而导致疲惫呢？因为自由基是一种强氧化的游离基团，它极易和任何细胞、组织发生反应改变原细胞和组织固有的结构和性状，改变细胞膜的渗透性，细胞和组织长时间处于氧化应激（oxidative stress）环境中会诱发炎症（inflammation）促使产生更多的ROS（reactive oxygen species）来清理受损细胞从而可能诱发链状反应导致其他细胞中DNA、RNA、蛋白等的损耗，引起结合核因子κB (NFkB)的产生和扩散，结合核因子κB 将引起细胞程序性死亡基因的表达，如：凋亡（apoptosis）。或者引起增殖（proliferation）导致癌变（carcinogenesis）。所以我们需要休息来让抗氧化酶及时的清理掉细胞的自由基，让细胞和组织保持应有的活性。

　　ROS来源于线粒体，线粒体负责在氧的作用下生成ATP，不完全过程会产生superoxide radical (O2-) 等ROS。一定量的ROS会保证免疫系统的正常工作，过量的ROS会导致细胞直接死亡，或是基因表达带来的凋亡。由于大脑在氧耗上10倍于其他部分，加上对人身体的重要程度，所以大脑相比身体其他部分会更加容易产生自由基引起疲劳，注意用脑卫生是健康的基本保障。

　　『累』其实有两种，一种是身体上的，另一种是精神上的。当然『累』这种感觉是来自心灵的主观描述，M6 米乐不过身体上的疲倦还是很容易被区分开来的，毕竟身体上的疲倦一般都有明显的原因，包括体力活动，睡眠不足，疾病等等。最重要的是，带来的一些躯体生理反应是不受意识控制的，比如心律，呼吸这类自主神经功能，还有肌电反应。

　　精神疲倦则是主要影响认知功能，表现为思考速度减慢，注意力不集中等等，也会出现一些行为上的异常。仔细观察还是可与躯体疲惫区分开。现代生活主要转移到了大量的脑力工作上，所以认识和如何缓解精神疲倦显得更重要。

　　直觉上，疲倦可能是又长时间用脑导致的。然而科学研究又一次证明了，直觉和常识很多是不靠谱的！很多情况下精神疲倦和时间长短没有必然关系（比如我以前上政治课，过不了5分钟就会觉得累，昏昏欲睡），而是和你付出的努力得到的回报有关系，也就是说，大脑中的『奖赏回路』机制又在这里起作用了。（所以对于神经科学家从某种角度来说，难以完全相信自由意志在行为中的作用）。

　　提到『奖惩系统』不得不提到『动机系统』，这两家伙此起彼伏相互作用支配了我们的很多行为和感受。动机也分两种，一种要趋利，一种要弊害，两者都是需要消耗能量的。在现实中这两者是在一定时间内不断起伏波动的，最终的结果是看平均哪一个更高一些决定了你是疲惫还是不疲，而不是到这个间隔的花费时间。

　　既然疲倦感是在『潜意识』中不断衡量消耗/收益能量的，这就和演化心理学联系在了一起。很显然，如果一定时间内消耗超过了收益，改变当前的行为策略是最好的方法，米乐 M6否则就会从心理上产生一种『疲惫感』，从而『强制』停止当前行为防止消耗过渡，这对于所有动物都是很必要的（我们无从得知其他动物会不会有『疲惫感』）。总之这是演化的产物，放到现在的人类社会环境不一定适用了，但是这个机制始终在起作用。如果长时间无视这种情况，就会导致某些损害，疲惫综合征等等。

　　另外发现有一些人格特质可能倾向于使人们无视疲惫信号，包括完美主义，神经质和内向。有这样特质的人，可能会因为怕不被别人承认自己有限的成绩，或者会更担心失败带来的后果而不是成功带来的奖励，从而继续收支不平衡的工作，导致严重的疲惫感。

　　看到题主的提问，竟然是恐怖3连问，而其中的第一问，小荒也有这种感觉，特别是图书馆学习了一下午，脑袋会嗡嗡直叫，但是叫我这时候去跑个步，好像也可以，所以究竟这个疲惫是源自哪里呢？而一下午的脑力活动，并没有影响到我跑步的持久性，那真的一下午的学习会消耗我那么多能量吗？。。。

　　而考虑到上述的问题，我们会来回答一下：高强度脑力活动之后为什么会疲惫？，而这疲惫源自哪里？是身体的疲惫还是心理的疲惫？而大脑思考真的能很快消耗热量吗？是能消耗多少热量呢！还有最后看看睡觉时能消耗我们的疲惫感，是因为大脑耗能降低的缘故吗？

　　尽管我们的大脑只占我们体重的2%，但它消耗的能量却占我们日常摄入的能量的20%，

　　其实从这个数据就可以看出大脑的能耗水平是很高的，好比电脑中疯狂耗能运转的CPU~

　　正是由于大脑神经系统全年无休的工作精神，所以他们耗能这么多，也就不足为奇。

　　该实验表明，当实验鼠被击倒时，它们产生的ATP分子比被轻度麻醉时少50%。

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　　白天的工作躯体吸收心血管系统提供的营养产生废物，废物被淋巴系统带走。这是躯体的循环系统。

　　同样，大脑也有它的循环。不同的是大脑里面没有淋巴系统，因为大脑里面空间有限，再装一套淋巴系统效率很低。进化促使我们采取另外一套策略——脑脊液。

　　你长期思考产生的废物会在神经元内部积累（我的个人感受是高强度思考后大脑有发胀的感觉。读一篇特别美的文章后整个脑子会麻麻的，感觉被更新了，不知道为什么。），这些废物会使神经元之间的信息传递收到阻碍。你的思维开始迟缓，人就感觉精神疲惫。

　　美美地睡一觉无疑是唯一解。当你入睡后。你的脑细胞就会收缩，把废物排到细胞外。脑脊液开始冲刷洗涤这些间隙，把废物带走。这个过程非常神奇。

　　众所周知，大脑是人体一切活动的司令部。虽然大脑的重量只占人体重的1/50，却需要占用全身近1/4的氧气和血液供应。因此，如果平时大脑的供氧量一直处于不足的状态，那么首先就会出现脑疲劳的症状。如果脑疲劳者对此还没有能够引起足够的重视，长此以往脑源性疾病就有很可能在毫无征兆之时突然发作。

　　在面对注意力的目标任务时候，我们的大脑对其他任务的处理能力和反应速度就会降低。

　　但是在从事复杂任务时候，有些区域会比另一些区域更活跃，也就是说这些区域更多地参与了任务处理，其内部的神经元更频繁地放电，这也就导致了这些区域的腺苷浓度相对更高一些，造成了腺苷在神经系统中分布不均衡的情况。

　　那么，理论上，我们可以通过改做不同的事情来让这些已经疲劳的区域休息，因为这些不同的事情主要调用的是与当前不同的脑区，不是吗？

　　在面对注意力的目标任务时候，我们的大脑对其他任务的处理能力和反应速度就会降低。

　　这种处理能力降低来源于两个方面，一个称为任务切换耗散(switching costs)，另一个被称为任务混淆耗散(mixing costs)。

　　前者是指在同两个任务间相互切换时，人脑认知压迫前一任务并强化后一任务所需要的时间和导致的认知能力降低；根据所处理任务的复杂度不同，这一切换的时间可以有很大差异，简单任务消耗时间在 200 毫秒左右，而复杂的任务，实际的切换时间可能长达数十分钟。

　　后者是指，在认知切换到后一任务之后，头脑中仍然会时不时地出现前一任务的内容，这不可避免地会降低认知能力；比如，在购物网站游荡或者游戏之后切换到编程任务时候，头脑中仍然会出现购物和游戏场景。

　　典型的，在处理复杂单一任务的开始阶段，人脑要为该任务「分配资源并构建资源」，这包括分配运动、视觉方面的感知，认知的任务特异化(cognitive categorizations)，运动输出的调制，以及这些方面功能的综合关系构建。米乐 M6

　　配置好之后的人脑为任务做好了准备，并在一定时间内，处理任务的过程中能不断优化配置，使得对该任务的处理效率不断提高——这是典型的强化学习过程。

　　在任务的整个生命周期，人脑内维持一套典型的信号特征，被称为执行控制信号(Executive control signals)，没有这个信号，我们就不能集中注意力从事某项任务，我们的大脑虽然在工作，但是没有意识的目的性。

　　这第二点决定了，人脑在不同日常认知任务之间切换时，除了面临任务切换耗散和任务混淆耗散问题，还面临认知通道问题。

　　我们的视觉、听觉、运动等基本功能区域在被一个任务初始化之后，信号处在维持阶段，也就是相应的通道被占用了，我们脑子里并没有多出来的通道和网络处理另外的问题，如果再引入一个类似任务，则面临通道的冲突。

　　这将导致两个可能的结果：任务切换或者任务冲突，后者会导致认知表现的严重降低，对于高度复杂任务，则不能进行。

　　我们可以两只手同时画圆圈，但是不能做到一只手画圆同时另一只手画框，因为后者是双任务占用同一网络。

　　在开车时候，需要使用语言功能区域读路标和计划下一步的动作，如果同时打电话或者发短信，就引起了语言通道的冲突，导致二者表现显著下降。

　　通过上面的解释我们可以了解到，所谓换做不同的事情来休息，可能并不是一个很好的休息策略。

　　一方面，如果这个任务比较复杂，那新的事情几乎必然使用之前事情类似的网络（大脑区域），所谓换用不同脑区的假设就不成立了。

　　另一方面，任务切换耗散和任务混淆耗散也会使得换做新的任务的效率大打折扣。

　　大脑高速运转本身不会消耗明显更多的能量.但是大脑高速运转通常伴随的人体兴奋,紧张这些情绪背后的血流加速,肌肉紧张这些会极大的增加能量消耗.

　　以前写过两篇文章，是《微习惯》的读书笔记。这本书不厚，有阅读习惯的朋友可能一天就看完了。但是这本书没那么简单，这是作者对他多年来一事无成的深刻反思。

　　书中结合了心理学，大脑科学，社会学等原理解释为什么人会拖延并且应该怎么办。里面就提到了，人的大脑分两个部分。

　　截图来自上面的文章。大脑可以简单分成基底神经节和前额叶。首先我要说两个部分都是可以思考的，但是前者更不爱思考，更愿意做简单重复的工作。而后者爱思考，但是能量消耗很高。

　　题主说的情况就是前额叶在工作了。前额叶就是代表了我们的意识，理性。但是因为能耗太高了，工作一会儿就想躺平，就甩锅给基底神经节，而基底神经节是个二愣子，思考的效率不高，所以就很尴尬……

　　睡觉当然会降低能耗，虽然睡觉的时候大脑也不是完全休息的，但是至少让我们清醒状态使用的大脑部分得到了休息。

　　答案，不会。首先，大脑耗能非常稳定，说白了就是些细胞在自己工作岗位上干些文职工作，不像肌肉这些工人在干体力活。

　　其次，大脑的供能是非常稳定，具有自身调节供能来保证血液供应，让大脑可以时时刻刻正常运行(肾脏也有这个功能来维持代谢废物的稳定排出)。

　　所以平时我们觉得紧张或者压力大的时候，并不是因为大脑加速运动导致的劳累，实际上是因为交感神经兴奋导致其他器官的额外供能。

　　至于为什么会劳累，我相信是有某种物质的作用，但是至少不应该是乳酸堆积造成的。@采铜

　　第二个问题，应该会降低，但绝对不是完全静息的，睡眠被认为对记忆的巩固起重要作用，在睡眠中，有相关蛋白合成。

　　大脑的使用，如果没有组块性参与，大脑工作效率会受到很大影响！专家思考方式就比较善于组块！

　　可以看看“为什么学生不喜欢学校”，很不错的一本书，因为作者曾经写过认知学的书。

　　第一章就明确提出大脑不是用来思考的，大脑的大部分资源给了视觉、听觉、行动上。

　　个人觉得题主所说的大脑高速运转之后的疲惫，并不完全是有神经活动造成，虽然高速运转时候的大脑能耗确实略高，神经元细胞也是需要氧和营养的。个人觉得这种疲惫主要是由压力和紧张引起，就好像你看电视剧也是大脑高速运转 你也不觉得累呀。压力和紧张会激活体内的sympathic reaction，伴随着肾上腺素分泌增加，心率增加等等生理反应，之后身体当然会有疲惫的感觉。并且有研究显示，压力大的时候，脑部新细胞的生成会大大减慢，于是就会有一种脑子转不动了的感觉。（PS：适量运动会促进细胞生成帮助提高记忆力）

　　关于睡眠，睡眠中大体分有REM 和NREM的睡眠，在REM中 （rapid eye movement），人们常常会做梦，其实在这段时间里，虽然身体肌肉是不动的，但大脑的活动和醒着的时候一样活跃。至于睡眠会让人感觉不那么疲惫，有研究表明，在深层睡眠过程中，会有大脑中各类脑部活动所堆积的废物被人体自我消化或者分解。