Fühlen Sie sich geistig erschöpft? Es wurden Hirnbereiche identifiziert, die steuern, ob Menschen aufgeben oder durchhalten.

Bei Experimenten mit gesunden Freiwilligen, die sich einer funktionellen Magnetresonanztomographie unterzogen, haben Wissenschaftler eine erhöhte Aktivität in zwei Bereichen des Gehirns entdeckt, die zusammenarbeiten, um auf das Gehirn zu reagieren und es möglicherweise zu regulieren, wenn es sich müde fühlt und eine geistige Anstrengung aufgibt oder fortsetzt.

Die Experimente sollen dazu beitragen, verschiedene Aspekte der Gehirnermüdung zu erkennen und könnten Ärzten dabei helfen, Menschen mit überwältigender geistiger Erschöpfung, darunter auch Menschen mit Depressionen und posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS) , besser einzuschätzen und zu behandeln, sagen die Wissenschaftler.

Ein Bericht über die von den National Institutes of Health (NIH) finanzierte Studie wurde online im Journal of Neuroscience veröffentlicht. Er beschreibt detailliert die Ergebnisse von 18 gesunden erwachsenen weiblichen und zehn männlichen Freiwilligen, denen Gedächtnistrainingsaufgaben zugewiesen wurden.

„Unser Labor untersucht, wie unser Gehirn aus Anstrengung Wert generiert“, sagt Dr. Vikram Chib, außerordentlicher Professor für Biomedizintechnik an der Johns Hopkins University School of Medicine und Wissenschaftler am Kennedy Krieger Institute. „Wir verstehen die Biologie kognitiver Aufgaben, einschließlich Gedächtnis und Erinnerung, weniger als die körperlicher Aufgaben, obwohl beide anstrengend sind.“ Anekdotisch, so Chib, wüssten Wissenschaftler zwar, dass kognitive Aufgaben ermüden, aber vergleichsweise wenig darüber, warum und wie diese Ermüdung entsteht und sich im Gehirn auswirkt.

Die 28 Studienteilnehmer im Alter zwischen 21 und 29 Jahren erhielten für ihre Teilnahme an der Studie 50 US-Dollar und wurden darüber informiert, dass sie je nach Leistung und Wahl weitere Zahlungen erhalten könnten. Alle Teilnehmer unterzogen sich vor Beginn der Experimente einer MRT-Untersuchung.

Ihre Arbeitsgedächtnistests, die parallel zu MRT-Scans ihres Gehirns durchgeführt wurden, bestanden darin, eine Reihe von Buchstaben nacheinander auf einem Bildschirm anzusehen und sich an die Position bestimmter Buchstaben zu erinnern. Je weiter hinten ein Buchstabe in der Reihe stand, desto schwieriger war es, sich an seine Position zu erinnern, was den kognitiven Aufwand erhöhte. Die Teilnehmer erhielten nach jedem Versuch Feedback zu ihrer Leistung und hatten die Möglichkeit, bei anspruchsvolleren Gedächtnisübungen steigende Belohnungen (von 1 bis 8 US-Dollar) zu erhalten. Vor und nach jedem Versuch mussten die Teilnehmer ihren Grad der kognitiven Ermüdung selbst angeben.

„Unsere Studie zielte darauf ab, kognitive Ermüdung hervorzurufen und zu untersuchen, wie sich die Entscheidung der Menschen, sich anzustrengen, ändert, wenn sie unter Ermüdung leiden. Außerdem wollten wir die Stellen im Gehirn identifizieren, an denen diese Entscheidungen getroffen werden “, sagt Chib.

Insbesondere stellten Chib und die Mitglieder seines Forschungsteams Grace Steward und Vivian Looi fest, dass die finanziellen Anreize hoch sein mussten, damit die Teilnehmer größere kognitive Anstrengungen unternahmen , was darauf schließen lässt, dass externe Anreize diese Anstrengungen vorantrieben.

„Dieses Ergebnis hat uns nicht völlig überrascht, da wir in früheren Arbeiten den gleichen Bedarf an Anreizen zur Stimulierung körperlicher Anstrengung festgestellt hatten“, sagt Chib.

„Die beiden Gehirnbereiche arbeiten möglicherweise zusammen, um zu entscheiden, weitere kognitive Anstrengungen zu vermeiden, sofern nicht mehr Anreize geboten werden. Es besteht jedoch möglicherweise eine Diskrepanz zwischen der Wahrnehmung kognitiver Ermüdung und dem, wozu das menschliche Gehirn tatsächlich fähig ist“, sagt Chib.

Laut Chib ist Müdigkeit mit vielen neurologischen Erkrankungen wie PTBS und Depressionen verbunden. „Nachdem wir nun wahrscheinlich einige der neuronalen Schaltkreise der kognitiven Leistung bei gesunden Menschen identifiziert haben, müssen wir untersuchen, wie sich Müdigkeit im Gehirn von Menschen mit diesen Erkrankungen manifestiert“, fügt er hinzu.

Chib sagt, dass es möglicherweise möglich sei, kognitive Ermüdung mit Medikamenten oder kognitiver Verhaltenstherapie zu bekämpfen , und dass die aktuelle Studie, bei der Entscheidungsaufgaben und funktionelle Magnetresonanztomographie zum Einsatz kommen, als Rahmen für die objektive Klassifizierung kognitiver Ermüdung dienen könnte.

Bei der funktionellen Magnetresonanztomographie (MRT) wird der Blutfluss genutzt, um weite Bereiche der Gehirnaktivität zu messen. Die neuronale Aktivierung oder feinere Nuancen der Gehirnaktivität werden damit jedoch nicht direkt gemessen.

„Diese Studie wurde in einem MRT-Scanner und mit sehr spezifischen kognitiven Aufgaben durchgeführt. Es wird wichtig sein zu sehen, wie sich diese Ergebnisse auf andere kognitive Anstrengungen und Aufgaben in der realen Welt übertragen lassen“, sagt Chib.