Hirnforschung Warum hartes Denken müde macht

Das könnte einer Erklärung für die Entstehung von Burnouts sein. Beim harten Denken entstehen Giftstoffe im Gehirn, unter anderem Glutamat. Ohne Pause und Erholung können diese die Integrität des Gehirns gefährden. Das ist das Ergebnis der Studie einer Forschergruppe in Frankreich.

Drei junge Menschen denken
Wenn das Gehirn nach langem Nachdenken Müdigkeit signalisiert, besser reagieren. Bildrechte: MDR/Johanne Bischoff

Es ist keine Überraschung, dass schwere körperliche Arbeit müde macht. Doch was ist mit schwerer geistiger Arbeit? Wer stundenlang sitzt und viel nachdenkt, fühlt sich oft ebenfalls erschöpft. Warum das so ist, haben sich Forscherinnen und Forscher in Frankreich gefragt. Mit erstaunlichem Ergebnis: Der Grund, warum sich viele oft erschöpft fühlen, muss keine Einbildung sein. Bei starker geistiger Anstrengung entstehen im präfrontalen Kortex des Gehirns Giftstoffe unter anderem Glutamate. Ohne Pause werden sie nicht abgebaut und können die Funktionsweise des Gehirns bis zum Verlust der kognitiven Kontrolle beeinflussen.

Müdigkeit als Signal, um Gehirnaktivität zu erhalten

"Einflussreiche Theorien besagen, dass Müdigkeit eine Art Illusion ist, die das Gehirn erzeugt, um uns dazu zu bringen, mit dem, was wir gerade tun, aufzuhören, um uns einer angenehmeren Aktivität zuzuwenden", erklärt Mathias Pessiglione von der Universität Pitié-Salpêtrière in Paris. "Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass kognitive Arbeit zu einer echten funktionellen Veränderung führt – der Akkumulation schädlicher Substanzen. Müdigkeit ist so tatsächlich ein Signal, das uns veranlassen soll, die die Arbeit zu unterbrechen. Allerdings zu einem anderen Zweck: um die Integrität der Gehirnfunktion zu erhalten."

Müdigkeit ist so tatsächlich ein Signal ist, das uns veranlassen soll, die die Arbeit zu unterbrechen.

Mathias Pessiglione Universität Pitié-Salpêtrière, Paris

Was sind Glutamate?

Glutamate als Geschmackverstärker sind in der Ernährung umstritten. Babynahrung darf keine Glutamate erhalten. Kritiker nennen Glutamate auch Dickmacher und Gehirnzerstörer. Chemisch sind es Ester und Salze der Glutaminsäure. Das bekannteste ist Natriumglutamat, dessen geschmacksverstärkende Eigenschaften Anfang des 20. Jahrhunderts in Japan entdeckt wurden.

Bei neuronale Aktivität entstehen giftige Substanzen

Ansatz der Forschenden war die Frage, was geistige Ermüdung wirklich ist. Während Maschinen ununterbrochen rechnen können, kann das Gehirn das nicht. Sie wussten bereits, dass während geistiger Arbeit auch potentiell giftige Abfallprodukte entstehen. Doch haben diese wirklich etwas mit der tiefen Ermüdung nach geistiger Arbeit zu tun?

Um dies nachzuweisen, verwendeten sie die Magnetresonanzspektroskopie (MRS), um die Gehirnchemie im Laufe eines Arbeitstages zu überwachen. Sie untersuchten zwei Gruppen von Menschen: diejenigen, die viel denken mussten, und diejenigen, die relativ leichte kognitive Aufgaben hatten.

Kontrolle über Entscheidungen verändert sich

Das Ergebnis: Bei intensiver kognitiver Arbeit über mehrere Stunden hinweg sammeln sich potenziell toxische Nebenprodukte im präfrontalen Kortex des Gehirns an. Das verändert die Kontrolle über Entscheidungen. "Bei einsetzender kognitiver Ermüdung verlegten die Protagonisten ihr Verhalten auf kostengünstigere Handlungen, die keine Anstrengung oder Warten erfordern", erklärten die Forscher. 

Höhere Glutamatwerte in Synapsen

Anzeichen von Müdigkeit, einschließlich einer verringerten Pupillenerweiterung, sahen die Wissenschaftler nur in der Gruppe, die schwer arbeiten musste. Diejenigen in dieser Gruppe wählten auch eher Optionen, die eine Belohnung bei kurzer Verzögerung und geringer Anstrengung versprachen. In der arbeitsbelasteten Gruppe entdeckten die Forschenden auch höhere Glutamatwerte in den Synapsen des präfrontalen Kortex. Zusammen mit früheren Erkenntnissen stützt dies nach Ansicht der Autoren die Vorstellung, dass die Anhäufung von Glutamat eine weitere Aktivierung des präfrontalen Kortex kostspieliger macht, so dass die kognitive Kontrolle nach einem geistig anstrengenden Arbeitstag schwieriger ist.

Schlaf und Ruhe sind die alten Rezepte

Gibt es also eine Möglichkeit, diese Einschränkung der Denkfähigkeit unseres Gehirns zu umgehen? "Nicht wirklich, fürchte ich", sagte Pessiglione. "Ich würde die guten alten Rezepte anwenden: Ruhe und Schlaf! Es gibt gute Belege dafür, dass Glutamat im Schlaf aus den Synapsen entfernt wird."

Keine wichtigen Entscheidungen bei Müdigkeit

Die Wissenschaftler sehen in den Ergebnissen ihrer Studie eine gute Möglichkeit Burnouts zu erkennen und zu verhindern. "Die Überwachung der präfrontalen Stoffwechselprodukte kann dazu beitragen, schwere geistige Ermüdung zu erkennen", erklärten sie. "Das könnte helfen, Arbeitspläne anzupassen, um Burnout zu vermeiden." Zudem sollten Menschen keine wichtigen Entscheidungen treffen, wenn sie müde sind.

Warum ist der präfrontale Kortex so anfällig für Glutamat?

In künftigen Studien wollen die Wissenschaftler herausfinden, warum der präfrontale Kortex besonders anfällig für Glutamat-Ansammlungen und Müdigkeit zu sein scheint. Naheliegend ist für sie auch die Frage, ob dieselben Marker für Müdigkeit im Gehirn auch die Genesung von Krankheiten wie Depression oder Krebs vorhersagen können.

Links/Studien

Die gesamte Studie "A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions" erschien im Magazin Current Biology.

(kt)