- Semblable au travail physique, le travail mental sur une longue durée peut produire une sensation de fatigue, aussi appelée fatigue cognitive.
- Des études antérieures ont montré que le cortex préfrontal joue un rôle essentiel dans les processus cognitifs qui sous-tendent l’effort mental.
- Une nouvelle étude suggère qu’un travail mental intense peut entraîner l’accumulation de métabolites potentiellement toxiques dans le cortex préfrontal, entraînant par la suite une fatigue cognitive.
- L’augmentation des niveaux de métabolites pourrait déclencher des mécanismes nécessaires pour réguler ses niveaux et rendre l’effort mental plus difficile.
Une étude récente publiée dans
La nécessité d’éliminer les niveaux excessifs de glutamate en raison de son effet potentiellement toxique pourrait augmenter l’effort requis pour le travail mental, entraînant de la fatigue. Il s’agit d’une étape importante vers la compréhension des mécanismes sous-jacents à l’expérience de la fatigue mentale.
Dr Antonius Wiehlerauteur de l’étude et psychologue à l’Institut du cerveau de Paris, hôpital universitaire de la Pitié-Salpêtrière, a élaboré pour Nouvelles médicales aujourd’hui pourquoi ils ont choisi de faire des recherches sur ce sujet particulier :
« Personne ne sait ce qu’est la fatigue mentale, comment elle est générée et pourquoi nous la ressentons. Il est resté un mystère malgré plus d’un siècle de recherches scientifiques. Les machines peuvent effectuer des tâches cognitives en continu sans fatigue, le cerveau est différent et nous voulions comprendre comment et pourquoi.
« Par ailleurs, la fatigue mentale a des conséquences importantes : pour les décisions économiques, pour la gestion au travail, pour l’éducation à l’école, pour la guérison clinique, etc. », a-t-il ajouté.
« Lorsque le travail cognitif intense se prolonge pendant plusieurs heures, certains sous-produits potentiellement toxiques de l’activité neuronale s’accumulent dans le cortex préfrontal. Cela altère le contrôle sur les décisions, qui sont déplacées vers des actions à faible coût (sans effort, sans attente), au fur et à mesure que la fatigue cognitive apparaît.
— Dr Antonius Wiehler
La sensation de fatigue après une journée passée à accomplir des tâches exigeantes qui nécessitent un effort mental ou un contrôle cognitif est un phénomène courant.
Le contrôle cognitif fait référence aux processus cognitifs ou mentaux qui permettent à un individu d’adapter ses pensées et ses comportements en fonction de ses objectifs tout en inhibant les comportements automatiques ou impulsifs. Par exemple, contrôler l’impulsion de manger de la malbouffe pour poursuivre l’objectif à long terme de maintenir un poids santé nécessite un contrôle cognitif.
Pendant la fatigue cognitive, les individus peuvent ressentir une diminution de leur capacité à maintenir le contrôle cognitif, augmentant leur tendance à adopter des comportements impulsifs qui procurent une gratification immédiate.
Les scientifiques ont déjà découvert les régions du cerveau impliquées dans le contrôle cognitif et la fatigue, et l’une est la
Mais la raison sous-jacente à cette expérience de fatigue après s’être engagé dans des tâches nécessitant un effort cognitif prolongé reste inconnue.
Les chercheurs ont proposé que l’épuisement des réserves énergétiques globales, telles que la glycémie, après une journée de travail mental pourrait priver le cerveau des ressources énergétiques nécessaires pour exercer un contrôle cognitif. Cependant, des études montrent que les apports énergétiques globaux ne sont pas affectés par les tâches cognitives.
Dr Clay Holroydun neuroscientifique de l’Université de Gand, qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré qu’il s’agissait de l’hypothèse du glucose ou de la théorie biophysique.
Au lieu de cela, les auteurs de la présente étude ont suggéré que la déplétion ou l’accumulation de certains métabolites dans le cerveau pourrait être responsable de la fatigue mentale.
Les changements métaboliques dans le cerveau dus à la fatigue cognitive pourraient rendre plus coûteux ou plus difficile l’exercice d’un contrôle cognitif et augmenter la préférence pour les comportements nécessitant moins d’effort cognitif. De plus, selon ce modèle, lorsqu’un individu est suffisamment motivé, il peut toujours être en mesure de maintenir des niveaux élevés de contrôle cognitif malgré la fatigue mentale.
Dans la présente étude, les chercheurs ont mené une expérience d’une journée impliquant des participants engagés dans des activités cognitives nécessitant différents niveaux d’effort mental pour tester ce modèle.
La présente étude a impliqué 40 participants qui ont effectué des tâches cognitives pendant 5 séances, d’une durée totale de 6,25 heures. Les 40 participants ont été divisés en deux groupes : le groupe test composé de 24 participants qui ont exécuté la version la plus difficile ou la plus exigeante de la tâche, et le groupe témoin, avec les 16 participants restants, qui ont exécuté la version la plus simple ou la moins exigeante de la même tâche. tâche.
Le Dr Holroyd a souligné que le laps de temps choisi par les chercheurs était « beaucoup plus long (et beaucoup plus fatigant) que ce qui est typique de la plupart de ces études », ce qui a permis à la nouvelle combinaison de techniques des chercheurs de se démarquer.
Dans des études précédentes, les chercheurs ont mesuré la fatigue mentale en se basant sur une baisse des performances cognitives avec le temps, mais une telle baisse peut survenir pour d’autres raisons, comme l’ennui ou le manque de motivation. De plus, les participants à de telles études peuvent ajuster leur effort cognitif lorsqu’ils observent une baisse de leurs performances.
Ainsi, les auteurs de la présente étude ont fait choisir aux participants une récompense monétaire associée à plus ou moins d’effort cognitif pour la tâche. Les auteurs ont choisi ce protocole car la décision économique était subjective, ce qui rendait difficile pour les participants d’observer des changements dans leur comportement lorsqu’ils éprouvaient de la fatigue mentale et de compenser ces changements.
Après avoir terminé leurs tâches cognitives, les participants devaient choisir entre une petite et une grande récompense monétaire pour avoir fourni la bonne réponse. Pour acquérir la petite récompense, les participants devaient déployer moins d’efforts cognitifs, alors qu’ils avaient besoin d’un plus grand effort cognitif pour obtenir la plus grande récompense.
Plus précisément, par rapport à la plus petite récompense, la plus grande récompense monétaire obligeait les participants à attendre plus longtemps pour recevoir la récompense ou à s’engager dans une tâche nécessitant un effort cognitif ou physique plus important (comme un test cognitif difficile ou faire du vélo d’appartement). à un niveau de résistance plus élevé) après avoir terminé l’expérience.
Accepter un retard de paiement nécessite un effort cognitif pour freiner son impulsivité. De même, un individu acceptant d’effectuer des activités qui ne sont pas automatiques ou habituelles, comme passer un test cognitif plus difficile ou s’engager dans une activité physique intense, nécessite plus d’efforts cognitifs.
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que la fatigue cognitive dissuaderait les participants d’opter pour ces options coûteuses et les amènerait à choisir des récompenses nécessitant moins d’effort cognitif et procurant une gratification immédiate.
Bien que les participants du groupe de tâches cognitives faciles aient eu un taux de précision plus élevé que le groupe de tâches difficiles, la performance des participants du groupe de tâches difficiles n’a pas montré une plus grande détérioration avec le temps. En d’autres termes, les participants du groupe à forte demande n’ont pas montré de fatigue mentale accrue lors de l’exécution des tests cognitifs par rapport au groupe à faible demande.
Cependant, au fur et à mesure que l’expérience progressait, les participants effectuant les tâches à forte demande étaient plus susceptibles d’opter pour une récompense économique plus petite nécessitant un effort cognitif inférieur à ceux affectés au groupe à faible demande.
Les chercheurs ont également mesuré la dilatation des pupilles pendant que les participants prenaient leur décision quant à la récompense économique. Celui d’un individu les pupilles peuvent se dilater en fonction de la quantité d’effort qu’ils déploient lors d’une tâche nécessitant un contrôle cognitif ou une délibération.
Au fur et à mesure que le nombre de séances augmentait, les participants du groupe à forte demande cognitive ont montré une diminution de la dilatation de leur pupille tout en prenant la décision concernant la récompense. Cela suggère en outre une baisse de l’effort cognitif dans le groupe à forte demande en raison de la fatigue mentale.
En somme, ces données suggèrent que les participants du groupe à forte demande ont pu maintenir des niveaux de performance élevés au test cognitif, mais ont montré des signes de fatigue lors de la prise de décision économique.
La certitude d’obtenir une récompense monétaire en fournissant des réponses précises au test cognitif peut avoir motivé les participants du groupe à forte demande à maintenir des niveaux élevés de contrôle cognitif malgré la fatigue.
En revanche, il y avait un manque de réponses objectivement correctes lors du choix entre les récompenses monétaires. Cela peut avoir entraîné une baisse des niveaux de délibération ou d’effort cognitif en raison de la fatigue lors de la prise de décisions économiques dans le groupe à forte demande.
Les chercheurs ont ensuite évalué les changements métaboliques dans le cerveau des participants à l’aide d’une technique non invasive appelée
Les participants qui ont effectué les tâches cognitives les plus exigeantes ont montré des niveaux plus élevés de glutamate, un neurotransmetteur, dans le cortex préfrontal latéral de leur cerveau à la fin de l’expérience par rapport à leurs homologues du groupe à faible demande. Une analyse supplémentaire a suggéré qu’il y avait une plus grande accumulation de glutamate et de ses sous-produits à l’extérieur des cellules cérébrales dans le cortex préfrontal latéral dans le groupe à forte demande.
De plus, ces changements étaient spécifiques au cortex préfrontal latéral et n’ont pas été observés dans le cortex visuel, qui traite toutes les informations visuelles.
Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur, et des études antérieures ont montré une libération accrue de glutamate par
Ainsi, l’accumulation de glutamate lors de l’exécution de tâches cognitives exigeantes pourrait rendre nécessaire une régulation de ses niveaux. La régulation des niveaux de glutamate pourrait rendre l’effort cognitif plus coûteux et conduire les individus à opter pour des options moins exigeantes sur le plan cognitif.
De façon intéressante, études précédentes ont montré que les niveaux de glutamate dans le cerveau diminuent après le sommeil et cela pourrait potentiellement expliquer la diminution de la fatigue cognitive après le sommeil.
« Il s’agit d’une étude impressionnante et révolutionnaire. La raison pour laquelle certaines tâches cognitives demandent de l’effort et d’autres non est débattue jusqu’à la nausée par les chercheurs depuis plus d’une décennie », a déclaré le Dr Holroyd.
Les chercheurs notent que leur étude ne montre qu’une corrélation entre une augmentation des niveaux de glutamate et la fatigue mentale, et que les changements dans les niveaux de glutamate pourraient être un sous-produit d’autres processus métaboliques.
Le Dr Wiehler a commenté les implications des résultats de l’étude et a déclaré qu’elle pourrait être particulièrement utile dans plusieurs domaines.
« Les métabolites préfrontaux pourraient être surveillés (à l’aide de la SRM) pour détecter les cas de fatigue/épuisement sévère dans de nombreuses situations différentes : les employés après le travail (disons les infirmières à l’hôpital), les athlètes pendant les programmes d’entraînement intensifs ou avant les compétitions, les étudiants pendant leurs révisions avant leurs examens, etc. Cela peut aider [adjust the] programme de travail pour éviter l’épuisement », a-t-il déclaré MNT.
Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour déterminer la molécule surveillée par le cerveau pour suivre les niveaux de fatigue mentale et la ou les régions du cerveau qui détectent ces changements.
Le Dr Holroyd a déclaré qu’il était sûr que les résultats « généreront beaucoup de discussions et d’intérêt dans le domaine ». Cependant, il a déclaré qu’il restait encore plusieurs questions importantes à résoudre.
« Wiehler et al. ont démontré que les niveaux de glutamate dans le [LPFC] et les sentiments d’effort cognitif sont associés les uns aux autres, mais ils n’ont pas montré de lien de causalité entre les deux », a-t-il déclaré. MNT.
« Des expériences devront être menées pour montrer que l’augmentation des concentrations de glutamate entraîne les sensations d’effort cognitif de manière causale. Cela semble difficile et peut-être même impossible compte tenu des méthodes existantes.
— Dr Clay Holroyd
« [O]on aimerait également savoir pourquoi l’activité LPFC, en particulier, entraîne des concentrations excessives de glutamate ; une grande partie du reste du cerveau semble travailler tout aussi dur même lors de tâches faciles, alors pourquoi l’activité dans ces zones cérébrales n’entraîne-t-elle pas également un excès de glutamate ? En d’autres termes, quel est le processus neuronal associé à l’effort cognitif qui produit uniquement du glutamate dans le LPFC ? » il ajouta.
