Wie diep nadenkt, wordt moe van de afvalstoffen die zich ophopen in de hersenen

Wie langdurig nadenkt kan mentaal uitgeput raken. Hoe werkt dat? Door afvalstoffen die zich opstapelen, zagen Franse onderzoekers. Mentale vermoeidheid is geen illusie: urenlang diep nadenken maakt dat schadelijke stofjes zich ophopen in het belangrijke hersengebied achter het voorhoofd, de prefrontale hersenschors. Die werkt daardoor tijdelijk minder goed, en hierdoor maken mensen na een intensieve werkdag het liefst impulsieve en minder vermoeiende keuzes. Dat ontdekten Franse onderzoekers – hun studie verscheen medio augustus in het wetenschappelijke tijdschrift Current Biology.

Mentale uitputting

Al meer dan honderd jaar zoeken wetenschappers naar het mechanisme achter de mentale uitputting die mensen ervaren wanneer ze lang en intensief hun hersenen hebben gebruikt. Zelfs professionele schaakspelers gaan fouten maken als het spel een uur of vijf is gevorderd. Maar wat er precies gebeurt in het brein is nog altijd raadselachtig – de hersenen gebruiken bijvoorbeeld nauwelijks meer energie bij diep nadenken dan gebruikelijk.

Alleen maar een sensatie

Sommige theorieën gaan ervan uit dat de vermoeidheid alleen maar een sensatie is, een illusie die ervoor zorgt dat mensen iets gaan doen wat meer bevrediging geeft. Wanneer de beloning van een zware mentale taak vergroot wordt, zie je immers in allerlei proeven dat mensen zich weer over die vermoeidheid heen zetten.

Maar Franse hersenonderzoekers ontdekten dat het harde denkwerk ervoor zorgt dat er daadwerkelijk iets verandert in de functie van de hersenen: ze zien een schadelijke opstapeling van glutamaat in een deel van de prefrontale hersenschors dat erg actief is bij zware cognitieve inspanning.

Teveel glutamaat

Glutamaat is een belangrijke en veel voorkomende stof in de hersenen. Het is een neurotransmitter, hersencellen stoten die uit om signalen over te brengen aan andere zenuwcellen. Maar als er te veel glutamaat vrijkomt en het niet snel genoeg wordt afgevoerd, is dat schadelijk voor hersencellen. De overmaat aan glutamaat moet eerst worden opgeruimd om ervoor te zorgen dat de hersenen goed kunnen blijven werken. De vermoeidheid na urenlange mentale inspanning is dus een signaal om te stoppen met het zware denkwerk, schrijven de Fransen, om de hersens de kans te geven om alle bijproducten van de verhoogde stofwisseling op te ruimen en klaar te maken voor hergebruik.

Uitgeputte hersens

De Fransen putten de hersens van hun proefpersonen flink uit. Ze gaven een deel van een groep van veertig proefpersonen een dag lang veeleisende cognitieve taken – de andere deelnemers kregen makkelijke versies van dezelfde taken. Het grootste deel van de tijd deden de proefpersonen het denkwerk liggend in een hersenscanner: de hoeveelheid glutamaat en aanverwante stoffen in hun brein werden in beeld gebracht met magnetische resonantie spectroscopie (MRS).

Letterreeksen onderscheiden

In het Parijse lab moesten de deelnemers in de eerste groep ruim zes uur lang onderscheid maken tussen reeksen letters die op een computerscherm verschenen – ze kregen twee keer 10 minuten pauze. Elke 1,6 seconde verscheen een nieuwe letter. Ze moesten bijvoorbeeld klinkers van medeklinkers onderscheiden, maar alleen als die letters een bepaalde kleur hadden. Welke kleur dat was, wisselde 12 keer per 24 rondes; in de groep die de makkelijke versie kreeg wisselde dat maar 1 keer. Of ze moesten aangeven of de nieuw verschenen letter dezelfde was als die van drie stappen terug; bij de deelnemers in de makkelijke groep was dat één stap terug.

Beloning kiezen

Hoe cognitief vermoeid de deelnemers waren, haalden de onderzoekers boven tafel met testjes waarin economische keuzes moesten worden gemaakt. Ze moesten dan bijvoorbeeld kiezen tussen een klein geldbedrag direct na afloop krijgen, of 50 euro over een maand. Of kiezen of ze voor 50 euro een zware training op een hometrainer wilden maken na afloop, of een lichtere training tegen een lagere beloning. De deelnemers die de moeilijke taken hadden gedaan, kozen na afloop veel vaker dan de anderen voor een snelle of makkelijke beloning in plaats van een latere maar hogere beloning.

Verhoogde impulsiviteit

Die verhoogde impulsiviteit ging samen op met een lagere activiteit in een hersengebied dat een cruciaal onderdeel is van het netwerk dat nodig is voor cognitieve controle: de linker laterale prefrontale hersenschors. In een ander gebied waar ze ter controle ook naar keken, de visuele hersenschors, zagen ze dat niet. Hetzelfde is in eerdere studies ook gezien bij atleten met een lichte burn-out door overtraining, schrijven de auteurs.

Ondermijnen cognitieve controle 

Mentale vermoeidheid ondermijnt de cognitieve controle door de opstapeling van glutamaat, concluderen de auteurs. Ook tijdens stressvolle omstandigheden verhogen glutamaatconcentraties tussen hersencellen. Rust en slaap kunnen dat verhelpen, denken ze. Er zijn aanwijzingen dat tijdens het slapen, wanneer allerlei afvalstoffen uit de hersenen worden afgevoerd, ook glutamaatconcentaties weer normaliseren.

Bron: NRC