Ciężka praca fizyczna niezaprzeczalnie jest bardzo męcząca. Tak samo jest z długotrwałym wysiłkiem umysłowym. Wyniki badań udowadniają, że wraz z zmęczeniem pojawia się chęć wykonywania czynności w mniejszym stopniu angażujących funkcje poznawcze. Do takich funkcji zaliczana jest. m.in. pamięć czy zdolność zachowania uwagi. Wiadomo także, że w stanie przepracowania umysłowego łatwiej podjąć impulsywne decyzje, czemu towarzyszy zmniejszona aktywność w obszarze mózgu sprawującym kontrolę nad funkcjami poznawczymi, czyli w bocznej korze przedczołowej (lPFC, ang. lateral prefrontal cortex). Dlaczego tak się dzieje? Wyniki poprzednich badań sugerują, że może być to efekt gromadzenia się potencjalnie toksycznych substancji w obrębie IPFC. Inna teoria głosi, że w tym określonym obszarze mózgu może dochodzić do zużycia związków będących substratami do produkcji energii w komórce – takie zasoby energetyczne musiałyby zostać odnowione i stąd chęć wykonywania mniej wymagających czynności.
Szczególną uwagę naukowców w kontekście wywoływania uczucia zmęczenia przyciągnął jeden z neuroprzekaźników – kwas glutaminowy. Gdy jest wydzielany w znacznych ilościach, może go brakować w komórce i neuron nie jest w stanie utrzymać swojej podstawowej aktywności. Z drugiej strony może osłabiać przekaźnictwo synaptyczne, gdy występuje w nadmiarze w przestrzeni synaptycznej. Badacze z paryskiego Szpitala Uniwersyteckiego Pitiè-Salpêtrière postanowili sprawdzić, jak po ciężkim wysiłku umysłowym zmienia się stężenie glutaminianu oraz wydajność jego uwalniania w mózgu.
Naukowcy przydzielili uczestników badania do dwóch grup. Pierwsza z nich musiała wykonywać trudne zadania angażujące funkcje poznawcze. Druga zaś, będąca grupą kontrolną, wykonywała ich łatwiejszą wersję. Przeprowadzono 5 sesji takich zadań w ciągu dnia. Podczas każdej z nich badacze poddawali uczestników protonowej spektroskopii rezonansu magnetycznego. Dzięki niej mogli sprawdzić, jak zmieniało się stężenie glutaminianu oraz innych związków w obrębie lPFC. Aby sprawdzić, czy zmiany w funkcjonowaniu komórek nerwowych były ograniczone tylko do lPFC, obserwowali też zmiany w obrębie kory wzrokowej. Dodatkowo za pomocą specjalnego systemu mogli monitorować uwalnianie glutaminianu we wspomnianych powyżej obszarach mózgu. Po każdej sesji zadań badani wykonywali też zadania sprawdzające ich zdolność do podejmowania decyzji. Mogli w łatwy sposób natychmiast otrzymać nagrodę finansową lub odroczyć ją i włożyć w wykonanie zadań więcej wysiłku, ale ostatecznie dostać większą sumę pieniędzy.
Okazało się, że po 5 sesjach zadań stężenie glutaminianu wzrosło znacząco w obrębie IPFC, ale tylko u osób, które wykonywały trudne zadania umysłowe. Co więcej – w tej grupie badanych wydzielanie tego związku zwiększało się w lPFC wraz z kolejnymi sesjami. Tego efektu naukowcy nie zauważyli u grupy kontrolnej, a także nie był on widoczny w korze wzrokowej żadnej z grup. Badaczom udało się także ustalić istnienie znaczącej korelacji pomiędzy większym zmęczeniem i towarzyszącym mu wydzielaniem glutaminianu w IPFC a wybraniem opcji natychmiastowej nagrody przy niewielkim wysiłku. Wskazuje to, że osoby, które czują się zmęczone umysłowo, są bardziej skłonne do impulsywnych działań.
“Niektóre z teorii głoszą, że zmęczenie jest pewnego rodzaju iluzją stworzoną przez ludzki mózg po to, aby przerwać wykonywanie czynności wymagających większego zaangażowania i zająć się wykonywaniem łatwiejszej i sprawiającej satysfakcję czynności – tłumaczą autorzy pracy. – Nasze badanie pokazuje, że ciężka praca umysłowa naprawdę powoduje zmiany w funkcjonowaniu mózgu, a dokładniej prowadzi do gromadzenia się pewnego związku – glutaminianu. Tak więc zmęczenie jest sygnałem do przerwania wymagających czynności, ale z innego powodu: aby zachować integralność funkcjonowania mózgu.”
Naukowcy chcieliby w przyszłości ustalić, dlaczego to właśnie kora przedczołowa jest szczególnie podatna na gromadzenie się glutaminianu w synapsach. Są również ciekawi, czy takie same molekularne oznaki zmęczenia można zaobserwować w przypadku takich schorzeń jak depresja czy nowotwory.