Zelfs professionele schakers kunnen, na vier of vijf uur spelen, grote fouten gaan maken. Bedenk maar eens hoe uitgeput je kunt zijn na een dag van intense intellectuele inspanning. Die cognitieve vermoeidheid is geen verzinsel, maar heeft een fysiologische basis. Dat is de conclusie van een Franse studie die op 11 augustus werd gepubliceerd in Current Biology.
Intensieve en langdurige geestelijke inspanning zorgt voor ophoping van glutamaat, een bijproduct van neuronen, in bepaalde gebieden van de laterale prefrontale cortex. Dat is de plek in de hersenen waar onze hogere geestelijke functies worden geregeld. De ophoping van glutamaat verandert de werking van onze neuronen.
De tests duurden zes uur en een kwartier, ‘met halverwege een pauze van tien minuten’
‘Deze vermoeidheid zou daarom een signaal kunnen zijn om te stoppen met werken, zodat onze hersenen naar behoren blijven functioneren,’ zegt Mathias Pessiglione, neurowetenschapper aan het Herseninstituut (ICM) van het Pitié-Salpêtrière-ziekenhuis in Parijs en coördinator van het onderzoek. Het komt dan dus niet, zoals lang werd gedacht, door uitputting van de hoeveelheid glucose in de bloedbaan.
Het Parijse team rekruteerde veertig vrijwilligers: twintig mannen en twintig vrouwen. De meesten van hen waren studenten, met een gemiddelde leeftijd van 24 jaar. Zij werden willekeurig in twee groepen verdeeld: de eerste groep moest cognitieve taken uitvoeren die veel aandacht vereisten en de tweede groep, de controlegroep, moest vergelijkbare taken doen, maar dan makkelijker. De tests duurden zes uur en een kwartier, ‘met halverwege een pauze van tien minuten‘, aldus Pessiglione.
Tests
Een van de tests was de ‘n-terug’-taak. Aan de deelnemers werd gevraagd aan te geven of de laatste letter in een reeks overeenkomt met dezelfde letter die n-posities eerder is te zien. Bijvoorbeeld: F-B-L-B heeft een ‘2-terug’-overeenkomst, want er staat een B twee stapjes terug in de rij; de reeks B-F-L-B heeft dan dus een ‘3-terug’-overeenkomst. De mensen in de controlegroep deden de ‘1-terug’-test en die in de testgroep de ‘3-terug’-test, een taak die veel moeilijker is.
Een andere test was de ‘n-switch’-taak. Hierbij was de kleur van een getoonde letter bepalend. Als die letter rood was, moesten de deelnemers aangeven of het om een medeklinker of een klinker ging. Was hij groen, dan was de vraag of het een hoofdletter of een kleine letter betrof. Bij het achtereenvolgens tonen van de letters wisselde de kleur ervan in de testgroep veel vaker, zodat hun test moeilijker was.
De tests vonden plaats in vijf sessies van 75 minuten. De onderzoekers vergeleken de twee groepen met elkaar en keken ook binnen elke groep naar wat er in het hoofd van de deelnemers omging. Tijdens sessies 1, 3 en 5 deden de deelnemers hun test in de tunnel van een MRI-scanner (Magnetic Resonance Imaging). Een conventionele MRI-scan toont hoe het bloed door de hersenen stroomt, zodat is te zien welke gebieden van de hersenen aan het werk zijn. Maar nu gebruikten de onderzoekers een andere techniek voor het verzamelen van gegevens: magnetische resonantie-spectroscopie, waarmee je de concentraties van verschillende stoffen in de hersenen kunt gemeten. Deze techniek maakt het ook mogelijk te analyseren hoe deze stoffen zich over korte afstanden verspreiden. ‘Als een molecuul vrijkomt in de synapsen [de ruimten tussen de neuronen], zal het veel gemakkelijker diffunderen [zich verspreiden van een hoge naar een lage concentratie] dan wanneer het in de cellen is opgesloten,’ legt Pessiglione uit.
Naarmate de dag vorderde stelden de onderzoekers ook andere tekenen van cognitieve vermoeidheid vast
Laten we eerst eens kijken naar wat er gebeurde in het hoofd van de deelnemers tijdens de tests. In de laterale prefrontale cortex van de groep die veeleisende taken uitvoerde, steeg de concentratie glutamaat met 1,5 procent, terwijl deze in de controlegroep met 9 procent daalde. Maar echt van belang is de diffusie van dit molecuul: in dit hersengebied nam de hoeveelheid in de eerste groep toe met 7,2 procent, en in de controlegroep met slechts 1,6 procent. ‘Na meer dan zes uur intense cognitieve inspanning stapelde glutamaat zich op in de synapsen van de laterale prefrontale cortex,’ concludeert de neurowetenschapper. Anderzijds werd er geen accumulatie van glutamaat waargenomen in het visuele gebied, achteraan in de hersenen, een gebied dat ook in actie komt bij deze tests. Deze paradox ‘blijft een mysterie,’ aldus Pessiglione.
Verwijde pupillen
Naarmate de dag vorderde stelden de onderzoekers ook andere tekenen van cognitieve vermoeidheid vast, maar alleen bij de deelnemers die de moeilijkste taken kregen toebedeeld. Hun pupillen verwijdden zich bijvoorbeeld minder dan normaal tijdens het nemen van beslissingen – een bekend teken van vermoeidheid.
Een andere vermoeidheidstest was een binaire keuzetest: de proefpersonen moesten kiezen voor een onmiddellijke geldelijke beloning dan wel voor een beloning die met weinig inspanning zou worden verkregen, of voor een hogere beloning, maar dan later of met grotere moeite verkregen.
‘Naarmate de dag vorderde werd er steeds meer gekozen voor de eerste optie,’ aldus Pessiglione – opnieuw een klassiek teken van vermoeidheid. Zijn observatie komt overeen met wat het onderzoek uitwees: ‘Als je uren achtereen continu ingespannen aandacht moet opbrengen, verstoort het glutamaat dat zich ophoopt in je synapsen het functioneren van de neuronen in je laterale prefrontale cortex, het gebied dat betrokken is bij redeneren en besluitvorming. Logischerwijs wordt dan dus ook je controle over beslissingen verstoord.’ Daardoor zul je de voorkeur geven aan handelingen die weinig inspanning vragen en die een onmiddellijke beloning opleveren.
Daarom is het ‘gezond verstand’-advies: neem na een dag van intense intellectuele inspanning geen belangrijke beslissingen
Kunnen we deze rem op de motor van ons brein vermijden? ‘Er bestaat geen wonderrecept,’ zegt Pessiglione. Glutamaat is een van de belangrijkste neurotransmitters in de hersenen: het zorgt ervoor dat neuronen met elkaar kunnen communiceren. ‘Maar als het in overmaat in de synapsen vrijkomt, verandert het de communicatieoverdracht tussen de zenuwen. Bovendien ontstaat er een tekort in de neuronen.’
Bij dieren werkt deze verstoring bijvoorbeeld epileptische aanvallen in de hand. Daarom is het ‘gezond verstand’-advies: neem na een dag van intense intellectuele inspanning geen belangrijke beslissingen. En vooral: ga slapen! Slaap zorgt ervoor dat glutamaat wordt gerecycled: overtollig glutamaat wordt uit de synapsen verwijderd en een deel wordt teruggegeven aan de neuronen.
‘Veel verschijnselen van geestelijke vermoeidheid, zoals een burn-out, staan waarschijnlijk in verband met deze overmatige afgifte van glutamaat,’ concludeert Pessiglione. Zijn team heeft overigens dezelfde hersen- en gedragskenmerken aangetroffen bij atleten die lijden aan het syndroom van overtraining, een aandoening die vergelijkbaar is met het burn-outsyndroom.
Lees ook:
De helft van de wereldbevolking heeft een clitoris. Waarom wordt die dan zo weinig bestudeerd?
