Напряженная мыслительная деятельность приводит к накоплению нейромедиаторов в синапсах префронтальной коры. Это усложняет их работу и может повреждать нейроны, заставляя мозг сигнализировать об опасности.
Умственная работа может выматывать не меньше физической. И похоже, что принцип возникновения этого утомления один и тот же в обоих случаях. Как в напрягающихся мышцах, так и в активно действующей коре головного мозга накапливаются промежуточные продукты метаболизма, приводя к утомлению. К такому выводу пришли авторы новой статьи, опубликованной в журнале Current Biology.
«Некоторые влиятельные теории предполагают, что усталость — это своего рода иллюзия, которую мозг создает, чтобы переключить нас от текущей деятельности на что-нибудь более приятное, — говорит Матиас Песильон (Mathias Pessiglione) из Парижского института мозга (ICM). — Однако наша работа показывает, что когнитивные нагрузки приводят к настоящим функциональным изменениям, накоплению токсичных веществ. Усталость служит сигналом прекратить эту деятельность, чтобы сохранить работоспособность мозга».
Песильон и его коллеги проводили эксперименты с двумя группами добровольцев, которые должны были решать когнитивные задачи целый рабочий день. Упражнения для первой группы были легкими и не вызывали больших сложностей, а вот второй предлагали задачи, требовавшие серьезного напряжения. При этом ученые следили за внешними признаками утомления и вели мониторинг головного мозга с помощью ЯМР-спектроскопии.
Как и можно было ожидать, со временем участники из второй группы начинали демонстрировать признаки усталости: их зрачки расширялись не так сильно, а из нескольких альтернативных вариантов решений задачи они все чаще выбирали те, что требовали минимум напряжения. Вместе с тем ЯМР показал, что в латеральных областях префронтальной коры головного мозга накапливается глутаминовая кислота.
Глутамат — основной возбуждающий нейромедиатор центральной нервной системы. Префронтальная кора ответственна за многие высшие когнитивные функции, и когда ее нейроны интенсивно работают и обмениваются сигналами, глутамат активно выделяется в синаптическое пространство. Похоже, при интенсивных нагрузках он не успевает вывестись оттуда и постепенно накапливается.
Это затрудняет работу синапсов: внутри нейронов глутамата становится недостаточно, а снаружи — слишком много. А если его концентрация оказывается чересчур высока, он становится токсичным для нервных клеток. Авторы работы полагают, что именно этот фактор заставляет мозг избегать сильной умственной нагрузки и через усталость сигнализировать, когда ему пора отдохнуть и восстановиться.
Автор: Сергей Васильев