Физический труд утомителен. Длительная пробежка или тяжелый пот истощают запасы энергии в организме, что приводит к чувству усталости. Умственный труд также может быть утомительным. Трудно даже удержаться от того, чтобы съесть последнее блестящее печенье с шоколадной крошкой после долгого рабочего дня. Когнитивный контроль, обобщающий термин, охватывающий умственные усилия, самоконтроль и силу воли, также ослабевает с усилием. Но в отличие от механизма физической усталости, причина когнитивной усталости плохо изучена.
Предыдущие отчеты были неполными. Один из наиболее широко известных, биологический, основан на том, что известно о мышечной усталости. Утверждается, что при осуществлении когнитивного контроля расходуется энергия в виде глюкозы. В конце дня, проведенного в напряженных размышлениях, мозг, образно говоря, работает на парах. Проблема с этой версией событий заключается в том, что затраты энергии, связанные с мышлением, минимальны. Один из анализов предыдущих исследований показывает, что когнитивно перегруженный и “истощенный” мозг использует менее одной десятой дополнительной глюкозы, необходимой для игры в крестики-нолики.
Если когнитивная усталость не вызвана недостатком энергии, то чем это объясняется?
Группа ученых под руководством Антониуса Вилера из Университетской больницы Питье-Сальпетриер в Париже посмотрела на ситуацию с так называемой нейрометаболической точки зрения. Они выдвигают гипотезу, что когнитивная усталость возникает в результате накопления определенного химического вещества в области мозга, лежащей в основе контроля. Это вещество, глутамат, является возбуждающим нейротрансмиттером, который содержится в центральной нервной системе млекопитающих и играет важную роль во множестве видов деятельности, таких как обучение, память и цикл сна-бодрствования.
Другими словами, когнитивная работа приводит к химическим изменениям в мозге, которые проявляются поведенчески в виде усталости. Следовательно, это сигнал прекратить работу, чтобы восстановить баланс в мозге. В своей новой статье в журнале Current Biology исследователи описывают эксперимент, который они провели, чтобы объяснить, как все это происходит.
Чтобы вызвать когнитивную усталость, группе участников было предложено выполнить чуть более шести часов различных заданий, связанных с мышлением. Половине из них были поручены легкие дела, а половине - трудные. Например, в одной задаче буквы отображались на экране компьютера каждую секунду или около того. Участники легкой группы должны были вспомнить, соответствует ли текущая буква предыдущей букве или, для трудной группы, той, которая была показана тремя буквами ранее.
Периодически, на протяжении всего эксперимента, участников просили принимать решения, которые могли бы выявить их когнитивную усталость. Их могут спросить, хотели бы они заработать 50 евро (52 доллара) за 30 минут езды на велотренажере на шестом уровне мощности (дорогостоящее задание с высоким вознаграждением) или 37 евро за 30 минут на втором уровне мощности (недорогое задание с низким вознаграждением). Участники, которым были поручены более сложные задачи по когнитивному контролю, с большей вероятностью выбрали недорогие варианты с низким вознаграждением, особенно к концу шести часов. Кроме того, участники с трудными задачами потратили меньше усилий на принятие этого решения. Их глаза были ключом к разгадке. Ученик сначала сжимается, когда участникам показывают два варианта. Время, необходимое для последующего расширения зрачка, отражает количество умственных усилий. Время расширения зрачков участников, которым были заданы сложные задачи, значительно сократилось по мере продвижения эксперимента.
В ходе эксперимента ученые использовали метод, называемый магнитно-резонансной спектроскопией, для измерения биохимических изменений в мозге. В частности, они сосредоточились на боковой префронтальной коре, области мозга, связанной с когнитивным контролем. Если бы их гипотеза подтвердилась, между мозгом участников с трудными и легкими задачами была бы измеримая химическая разница. И действительно, это то, что они обнаружили. Их анализ показал более высокие концентрации глутамата в синапсах латеральной префронтальной коры участников с трудными задачами. Таким образом, проявление когнитивной усталости связано с повышенным содержанием глутамата в префронтальной коре. Доктор Уилер предполагает, что это результат работы механизма в мозге, который вычисляет своего рода анализ затрат и выгод, при этом усталость и повышенный уровень глутамата увеличивают затраты на умственные усилия.
Вполне могут быть способы снизить уровень глутамата, и, без сомнения, некоторые исследователи сейчас будут изучать зелья, которые могут воздействовать на мозг таким образом, чтобы искусственно ускорить его восстановление после усталости. Между тем, лучшее решение - естественное: сон.
Статья была взята и переведена с данного источника