你的大腦在閒置狀態下就消耗了身體 20% 的能量。高強度的思考幾乎不會增加這個比例。但長時間認知活動產生的精神副產品,會悄悄地破壞你的耐力,這是再多的意志力也無法彌補的。
在我成年後的生命中,我一直有一個理論:工作中的艱難日子會燃燒掉很多卡路里。那種需要八小時專注於複雜問題、做決策、除錯、寫程式的日子。到了晚上,我會感到筋疲力盡。肯定所有這些思考在代謝上是昂貴的。肯定這足以證明跳過我計劃好的間歇訓練是合理的。
然後我看了數字。然後我看了認知疲勞實際上對我的訓練做了什麼。第一部分令人沮喪。第二部分則令人警惕。
你的大腦在休息時大約消耗你身體總能量的 20% 到 25%。對於一個僅佔你體重約 2% 的器官來說,這是極其昂貴的。它幾乎完全依賴葡萄糖,每天消耗約 120 克,而且它無法儲存有意義的儲備。它需要透過血液不斷供應。
這是我感到驚訝的部分:幾乎所有的能量都用於基本維護。為 860 億個神經元充電。維持突觸連接。運行讓你保持清醒、呼吸和意識到周圍環境的背景程序。擁有大腦的「閒置成本」是巨大的。
實際深度思考的增量成本?幾乎為零。測量高強度認知任務期間大腦葡萄糖消耗的研究發現,僅比基線增加了約 5%。在整天高強度腦力勞動的過程中,這相當於額外消耗 100 到 200 卡路里。這大約是一根半香蕉的熱量。
即使是西洋棋特級大師,他們長時間處於高度專注的狀態,在比賽時每分鐘也只燃燒約 1.67 卡路里,而休息時為每分鐘 1.53 卡路里。對於人類最耗費腦力的活動之一,僅有 10% 的額外消耗。
原因是結構性的。你大腦的能量預算主要用於日常維護。維持神經元細胞膜的電化學梯度、龐大 neural networks 的靜息活動、維持意識的持續基線嗡嗡聲。有意識的思考,那些感覺費力的部分,只是建立在這個昂貴基礎之上的薄薄一層活動。就像在一棟已經 24 小時運轉的 HVAC 系統的建築裡打開一盞檯燈。檯燈是真實存在的。只是帳單的來源不是它。
所以不,你深度工作的一天並沒有燃燒足夠多的額外卡路里來證明多吃一塊披薩是合理的。我對此感到有些沮喪。但接下來我發現的更具影響力。
2009 年,Samuele Marcora 和他在班戈大學的同事在《應用生理學期刊》(Journal of Applied Physiology)上發表了一項研究,每次我考慮在長時間認知工作後進行訓練時,我都會想起它。
他們讓 16 名受試者完成了兩項實驗條件。在一項條件中,參與者進行了 90 分鐘的高強度認知任務(AX-CPT,一種需要持續警覺和反應抑制的持續注意力測試)。在另一項條件中,他們觀看了相同時長的、情緒中性的紀錄片。然後兩組都以 80% 的峰值功率輸出進行自行車騎乘直至力竭。
精神疲勞組提前 15% 退出。他們持續了 640 秒,而對照組為 754 秒。
這項研究之所以引人注目,是因為研究人員測量的所有生理變量在兩組之間都是相同的。心率、心輸出量、血液乳酸、氧氣消耗、肌肉糖原使用。沒有任何差異。精神疲勞受試者的身體功能正常。他們還有充足的體能。
不同的是感知到的勞累程度。精神疲勞組認為相同的絕對工作量更為艱難。他們更早達到了他們的心理極限,即繼續下去感覺不可能的點。不是因為他們的肌肉衰竭了,而是因為他們的大腦更早地報告了無法忍受的努力。
訓練是相同的。身體是相同的。大腦對它的詮釋是不同的。而這種差異讓他們付出了 15% 的耐力。
當我第一次讀到 Marcora 的實驗時,我懷疑這是否是一個巧合。事實並非如此。
2017 年,Van Cutsem 和同事在《運動醫學》(Sports Medicine)上發表的一項系統性回顧分析了 11 項檢驗精神疲勞與身體表現的研究。所有研究的發現都一致:精神疲勞透過提高感知到的勞累程度而損害耐力表現,同時保持傳統的生理指標不變。
這種影響出現在自行車、跑步和其他耐力任務中。這種損害特定於持續的努力,而不是最大力量或短暫的無氧爆發。而機制總是相同的:身體狀況良好,但大腦讓一切感覺比實際情況更困難。
這與無聊感運作的感知通道相同,也是艱難間歇訓練期間內部協商運行的通道。你大腦的努力監測系統帶寬有限。當該系統已經因為數小時的腦力勞動而負荷過重時,它就會誇大之後所有事情的感知成本。
導致這種情況發生的主要解釋涉及一種分子,如果你喝咖啡,你已經很熟悉了:腺苷。
Pageaux 和同事在 2014 年提出,長時間的認知活動會增加特定大腦區域的腺苷積累,特別是前扣帶皮層(ACC)。ACC 位於努力感知、運動規劃和執行控制的交匯處。它是整合關於某事感覺有多難的信號並決定是否繼續進行的區域。
腺苷是神經元活動的副產品。當你的大腦長時間努力工作時,隨著神經元反覆放電並分解 ATP(細胞能量貨幣),腺苷會積累。腺苷然後與受體結合,抑制進一步的神經元放電,本質上充當大腦的疲勞信號。它與白天積累並讓你晚上感到困倦的分子相同。它也是咖啡因透過佔據相同受體但不激活它們來阻斷的分子。
這個假設很巧妙:數小時的高強度腦力勞動會使 ACC 充滿腺苷。當你要求你的身體運動時,ACC 已經充滿了這種抑制性分子,會產生比平時更強烈的努力信號。相同的體力工作現在感覺更艱難,因為負責評估努力的神經機制正在受損的狀態下運行。
多方面的證據支持這一點。咖啡因,一種腺苷拮抗劑,可以抵消這種影響,在精神疲勞的個體中將耐力提高約 14%。睡眠不足,這也會增加大腦的腺苷,透過相同的感知通路產生類似的耐力損害。而需要反應抑制和持續注意力的任務,這些任務大量徵用 ACC,會對後續運動產生最強的精神疲勞影響。
提高最大攝氧量(VO₂ max)需要以特定的強度進行訓練。4x4 間歇訓練法,可以說是提高心血管健康水平研究最充分的方法,要求以最大心率的 90% 到 95% 進行四分鐘。那是真正發生心血管適應的區域 4(Zone 4)。
但要達到那個區域需要忍受顯著的不適。在艱難間歇訓練的第二或第三分鐘開始出現的內部協商,在好日子裡已經是個艱難的抉擇。如果你的大腦的努力評估系統已經因為八小時的高強度工作而充滿了腺苷,那麼這種協商就會對你不利。你可能會放棄最後一個間歇。或者你永遠無法達到 90%,因為感知到的努力在 85% 時就達到了你的極限。
數週和數月以來,這悄悄地降低了訓練品質。你完成了訓練,記錄了時間,持續地出現。但你在實際推動適應的努力中系統性地表現不佳。你的 Apple Watch 上的趨勢線保持平坦,你卻不知道為什麼。
我經歷了這種模式,但沒有理解它。我週二晚上的間歇訓練,安排在長時間工作日之後,感覺總是比週六早上的訓練差。我歸咎於睡眠、壓力、水分。這些都很重要,但研究表明,認知負荷本身是主要原因。
這不是一個你可以僅憑意志力克服的問題。腺苷實際上存在於你的大腦中。告訴自己要更努力地嘗試並不能清除它。但有一些結構性的調整有幫助。
策略性地安排艱難的訓練。如果你遵循 80/20 極化訓練模型,你每週只有一到兩次高強度訓練。這些是推動最大攝氧量提高的訓練。試著將它們安排在認知需求較低的日子,或者一天中的較早時段,在累積的心理負荷達到頂峰之前。早晨的間歇訓練與晚上八小時複雜問題解決後的訓練在神經化學上是不同的。
有計劃地使用咖啡因。由於咖啡因直接阻斷腺苷受體,它可以部分抵消精神疲勞的影響。研究支持每公斤體重 3 到 6 毫克的劑量,在訓練前 45 到 60 分鐘服用。但如果你白天已經依賴咖啡因,效果最好,因為長期使用會導致受體上調,從而削弱效果。
保護你的輕鬆訓練日。區域 2(Zone 2)訓練對精神疲勞的容忍度更高,因為它們的強度較低,感知到的勞累程度保持在較低水平。如果你度過了艱難的一天,輕鬆跑步仍然能提供有氧益處,而無需像高強度訓練那樣需要高努力耐受度,而這正是精神疲勞所損害的。將間歇訓練留給更清醒的日子。這也是音樂或播客發揮作用的地方,因為區域 2 的注意力需求足夠低,外部刺激可以讓你保持參與。
考慮短暫的認知重置。有一些證據表明,即使在認知工作和運動之間進行 20 到 30 分鐘的低強度活動也有幫助。到戶外散步、伸展,做一些不需要持續注意力的活動。這不會完全清除腺苷,但它可以提供足夠的神經恢復,將感知到的勞累曲線拉回到可管理的範圍。
這項研究讓我著迷的是它揭示了精神和身體表現之間的關係。我們傾向於將它們視為獨立的系統。你的大腦負責思考,你的身體負責移動。但證據表明它們共享共同的代謝貨幣。從認知工作中積累的腺苷不會留在孤立的認知隔間裡。它會滲入控制身體努力感知的神經迴路。
你下班後的疲憊不是想像出來的。它只是不是熱量的消耗。大腦整天思考幾乎沒有消耗額外的能量,但它產生了真實的代謝副產品,改變了其他一切的感覺有多難。疲勞是神經化學的,而不是能量的。
理解這一點重塑了我對恢復的看法。恢復不僅僅是關於肌肉和睡眠。它關乎你在開始訓練時的狀態。一個休息良好、腺苷負荷低的神經系統會感知相同的訓練更容易,能更長時間地維持更高的強度,並從相同的訓練計劃中提取更多的有氧適應。
你的大腦燃燒的卡路里幾乎可以忽略不計。但它留下的殘留物可能會讓你失去最重要的訓練。