چطور زیاد فکر کردن مغز را خسته می‌کند؟

کار بدنی طاقت فرسا است. یک دویدن طولانی یا عرق کردن زیاد پس از یک روز سخت، ذخایر انرژی بدن را تخلیه می‌کند و در نتیجه احساس خستگی می‌کنید. کار ذهنی نیز می‌تواند خسته کننده باشد. حتی مقاومت در برابر آخرین شیرینی شکلاتی براق بعد از یک روز طولانی پشت میز کار سخت است. کنترل شناختی، اصطلاحی که شامل تلاش ذهنی، خودکنترلی و اراده می‌شود، نیز با تلاش محو می‌شود. اما بر خلاف مکانیسم خستگی فیزیکی، علت خستگی شناختی به خوبی شناخته نشده است.

تبیین‌های قبلی ناقص بود. یکی از شناخته شده‌ترین‌ها، یعنی تبیین بیولوژیکی، از آنچه در مورد خستگی عضلانی شناخته شده است، نشأت می‌گیرد. این رویکرد فرض می‌کند که اعمال کنترل شناختی انرژی را به شکل گلوکز مصرف می‌کند. در پایان روزی که به شدت در حال فکر کردن سپری می‌شود، مغز دیگر سوختی برای ادامه دادن ندارد و به اصطلاح دود می‌کند. مشکل این نسخه از رویدادها این است که هزینه انرژی مرتبط با تفکر حداقل است.

اگر خستگی شناختی ناشی از کمبود انرژی نیست، پس چه چیزی آن را توضیح می‌دهد؟ تیمی از دانشمندان به سرپرستی آنتونیوس ویلر از بیمارستان دانشگاه پیتیه-سالپتریر در پاریس، به مسائل از دیدگاه نورومتابولیک نگاه کردند. آنها فرض می‌کنند که خستگی شناختی ناشی از تجمع یک ماده شیمیایی خاص در ناحیه ای از مغز است که زیربنای کنترل است. این ماده، گلوتامات، یک انتقال دهنده عصبی تحریک کننده است که در سیستم عصبی مرکزی پستانداران فراوان است و در بسیاری از فعالیت‌ها مانند یادگیری، حافظه و چرخه خواب و بیداری نقش دارد.

به عبارت دیگر، کار شناختی منجر به تغییرات شیمیایی در مغز می‌شود که از نظر رفتاری به صورت خستگی ظاهر می‌شود. بنابراین، این سیگنالی برای توقف کار به منظور بازگرداندن تعادل به مغز است. محققان در مقاله جدیدی در ژورنال Current Biology آزمایشی را توصیف می‌کنند که برای توضیح اینکه چگونه همه این‌ها اتفاق می‌افتد انجام داده‌اند.

برای القای خستگی شناختی، از گروهی از شرکت‌کنندگان خواسته شد تا بیش از شش ساعت وظایف مختلفی را انجام دهند که شامل تفکر است. به نیمی از آن‌ها کارهای آسان و به نیمی کارهای سخت اختصاص داده شد. به عنوان مثال، در یک کار، حروف هر ثانیه بر روی صفحه کامپیوتر نمایش داده می‌شد. آن‌هایی که در گروه آسان بودند باید به خاطر بسپارند که آیا حرف فعلی با حرف قبلی مطابقت دارد و برای گروه سخت، حرفی فعلی با  سه حرف قبلی باید مقایسه می‌شد.

به طور دوره‌ای در طول آزمایش، از شرکت‌کنندگان خواسته شد تا تصمیماتی بگیرند که می‌تواند خستگی شناختی آن‌ها را آشکار کند. از آن‌ها پرسیده می‌شد که آیا می‌خواهند برای دوچرخه‌سواری با دوچرخه ورزشی به مدت 30 دقیقه در سطح توان 6 50 یورو دریافت کنند(یک کار پرهزینه و پر پاداش) یا ترجیح می‌دهند 37 یورو برای 30 دقیقه در سطح توان 2 کسب کنند (یک کار کم هزینه و کم پاداش). شرکت‌کنندگانی که وظایف کنترل شناختی چالش‌برانگیزتری به آنها محول شده بود، به ویژه نزدیک به پایان شش ساعت، به احتمال زیاد گزینه‌های کم‌هزینه و کم پاداش را انتخاب می‌کردند،. علاوه بر این، شرکت‌کنندگان در کار سخت تلاش کمتری برای تصمیم‌گیری انجام دادند. چشمانشان سرنخ بود. وقتی دو گزینه به شرکت‌کنندگان نشان داده می‌شود، ابتدا چشمان شرکت کننده منقبض می‌شود. مدت زمانی که طول می‌کشد تا مردمک متعاقباً گشاد شود، نشان دهنده میزان فعالیت ذهنی است. با پیشرفت آزمایش، زمان گشاد شدن مردمک در شرکت‌کنندگانی که وظایف سختی به آن‌ها محول شده بود، به طور قابل‌توجهی کاهش یافت.

در طول این آزمایش، دانشمندان از تکنیکی به نام طیف‌سنجی با تشدید مغناطیسی برای اندازه‌گیری تغییرات بیوشیمیایی در مغز استفاده کردند. آن‌ها به طور خاص بر قشر جلوی پیشانی جانبی، ناحیه‌ای از مغز که با کنترل شناختی مرتبط است، تمرکز کردند. اگر فرضیه آن‌ها ثابت بود، یک تفاوت شیمیایی قابل اندازه‌گیری بین مغز شرکت‌کنندگان کارهای سخت و آسان وجود داشت. و در واقع، این همان چیزی است که آنها یافتند. تجزیه و تحلیل آنها غلظت بالاتری از گلوتامات را در سیناپس‌های قشر پره پیشانی جانبی شرکت کننده در کار سخت نشان داد. بنابراین نشان دادن خستگی شناختی با افزایش گلوتامات در قشر جلوی مغز مرتبط است. دکتر ویلر حدس می‌زند که این نتیجه مکانیزمی در مغز است که نوعی تحلیل هزینه و فایده را محاسبه می‌کند و خستگی و افزایش گلوتامات بر هزینه تلاش ذهنی می‌افزاید.

ممکن است راه‌هایی برای کاهش سطح گلوتامات وجود داشته باشد، و بدون شک برخی از محققان اکنون به دنبال معجون‌هایی هستند که ممکن است مغز را به‌گونه‌ای هک کنند که به‌طور مصنوعی بهبود آن از خستگی را تسریع کند. در این میان بهترین راه حل، راه حل طبیعی است: خواب.