假定题主说的"思考时间久了会感觉疲惫"是一种认知疲劳，即在高强度认知任务后，感觉到"脑子"疲劳。

认知疲劳在心理学上有很长的研究历史。就其原因，科学家提出了很多假设，主要分为生物学理论（Biological theories）和动机理论（Motivational theories）^[1]。需要指出的是，目前这些假设和理论都不是非常完善，各自有不合理的地方。

1. 生物学理论（Biological theories）​​

生物学理论的核心就是直觉上最简单的想法，认为认知疲劳是由于某种有限资源的消耗，并且这种资源是具体实在的生物学实体。类似于肌肉过度使用也会带来疲劳一样。

这个方向下最简单的想法就是葡萄糖耗竭理论”（glucose depletion theory）。就是说之所以脑子累，是因为脑子缺葡萄糖。这应该也是比较流行的想法。但这一理论有很多问题：

• 葡萄糖是非常通用的东西，理论上为所有认知功能提供支持。但现实中，认知疲劳通常与高级认知任务相关。比如做一个小时的数学题更有可能让你感到认知疲劳，但是看一个小时电视剧并不是让人疲劳（看电视剧同样涉及视觉听觉识别等认知功能）。如果认知疲劳是有葡萄糖缺乏导致的，它应该均等的影响所有的认知功能，而不是仅影响高级认知功能（复杂决策，自我控制等）。

有很多证据表明，大脑的能量消耗在你休息和努力工作的时候是差不多的^[2]

• 早期有关该理论的实验存在问题（比如喝饮料能缓解认知疲劳的影响^[3]），有很大争议。后续的研究表明，仅仅是把饮料含在嘴里不真的喝下去，也能缓解“认知疲劳”在特定认知任务中带来的影响^{[4] [5] [6]}。说明这种类似的现象更可能和心理学过程，而非生物学过程相关。

虽然葡萄糖耗竭理论有可能是错的，但生物学理论这个大方向依然是有价值的。比如有假设认为，认知疲劳可能和神经毒性物质的积累有关系，这些神经毒性物质可能会降低认知运算的效率。比如认知过程可能会导致 Aβ-amyloid peptide^[7]或者 adenosine^[8]（葡萄糖消耗的副产物，可能会影响神经元的电生理特性）的积累，带来认知疲劳。

​2. 动机理论（Motivational theories）​

生物学理论本身，也是受到质疑的。因为有研究表明，在某些认知任务中，如果给被试（实验参与者）提供更多的激励（比如说更多的金钱奖励），认知疲劳带来的影响就可以被缓解^[9][10]。这种情况说明，所谓的“认知资源"，并没有被真的消耗完。

相比于生物学理论，动机理论更多的计算的层面上出发，认为认知疲劳就是一种动机调整机制（motivational adjustment），用来让人类放弃正在进行的任务^[11]。一个不知道恰当不恰当的类比：现代操作系统内核中存在中断机制，用来中断正在进行的任务，以保障系统安全、实现多任务调度并提升资源利用率。

动机理论基于经济决策理论中的"劳动 / 休闲框架" （labor/leisure framework）和觅食行为理论中的"开发 / 探索框架" （exploitation/exploration framework），认为认知疲劳的作用在于给人提供从"必须目标"（have-to goals）向"想要目标"（want-to goals）的转换的信号（图 B）。这一理论背后的逻辑是，大脑在进化的过程中，需要确保人或者动物在"获取已知奖赏"与"探索新环境寻找其他奖赏"之间保持平衡。在此情境下，疲劳就是触发从"exploitation"（或 labor）转向"exploration"（或 leisure）的转换信号。

这一理论与很多现象是一致的，比如当认知疲劳出现时，人的食欲会增强^[12]；相比于延时奖励，人会更倾向于即时奖励^[13]。

动机理论也是有很多不合理的地方：

• 动机理论无法解释疲劳的强制性特征。动机理论假设疲劳是“适应性决策”（如权衡成本收益），但现实中疲劳可能强制发生​（如即使高奖励也无法避免）。
• 与其他心理状态混淆。动机理论难以区分疲劳与无聊、挫败感等类似状态。
• 动机理论未整合神经数据（如 IPFC 活动下降、谷氨酸扩散增加），仅停留在行为或计算层面。