Dans des expériences avec des volontaires sains subissant une imagerie par IRM fonctionnelle, les scientifiques ont trouvé une activité accrue dans deux domaines du cerveau qui travaillent ensemble pour réagir et éventuellement réguler le cerveau lorsqu'il « se sent » fatigué et quitte ou continue de terminer des efforts mentaux.
Les expériences, conçues pour aider à détecter divers aspects de la fatigue du cerveau, peuvent fournir un moyen aux médecins de mieux évaluer et traiter les personnes qui éprouvent une épuisement mental écrasant, y compris celles souffrant de dépression et de trouble de stress post-traumatique (SSPT), selon les scientifiques.
Un rapport sur l'étude financée par les NIH a été publié en ligne le 11 juin dans le Journal of Neurosciencedétaillant les résultats sur 18 femmes et 10 hommes et 10 hommes en bonne santé volontaires en bonne santé pour exercer leur mémoire.
Notre laboratoire se concentre sur la façon dont (nos esprits) génèrent de la valeur pour l'effort. Nous comprenons moins la biologie des tâches cognitives, y compris la mémoire et le rappel, que nous ne faisons des tâches physiques, même si les deux impliquent beaucoup d'efforts. «
Vikram Chib, Ph.D., professeur agrégé de génie biomédical à la Johns Hopkins University School of Medicine and Research Scientist de Kennedy Krieger Institute
Anecdotique, dit Chib, les scientifiques savent que les tâches cognitives sont fatigantes, et relativement moins sur les raisons pour lesquelles et comment une telle fatigue se développe et se joue dans le cerveau.
Les 28 participants à l'étude, qui étaient âgés de 21 à 29 ans, ont été payés 50 $ pour participer à l'étude et ont été informés qu'ils pouvaient recevoir des paiements supplémentaires en fonction de leurs performances et de leurs choix. Tous les participants ont reçu une IRM de base avant le début des expériences.
Les tests de leur mémoire de travail, qui ont eu lieu lorsqu'ils subissaient des analyses d'IRM ultérieures de leur cerveau, comprenaient la recherche d'une série de lettres, en séquence, sur un écran et rappelant la position de certaines lettres. Plus une lettre était plus éloignée dans la série de lettres, plus elle était difficile de rappeler sa position, augmentant l'effort cognitif dépensé. Les participants ont reçu des commentaires sur leur performance après chaque test et des opportunités de recevoir des paiements croissants (1 à 8 $) avec des exercices de rappel plus difficiles. Les participants ont également été interrogés avant et après chaque test pour auto-évaluer leur niveau de fatigue cognitive.
Dans l'ensemble, les résultats des tests ont trouvé une activité et une connectivité accrue dans deux zones cérébrales lorsque les participants ont signalé une fatigue cognitive: l'insula droite, une zone profonde dans le cerveau qui a été associée à des sentiments de fatigue et le cortex préfrontal latéral dorsal, les zones des deux côtés du cerveau qui contrôlent la mémoire de travail. Pour chaque participant, l'activité dans les deux emplacements cérébraux pendant la fatigue cognitive a augmenté de plus du double du niveau de mesures de base prise avant de commencer les tests.
« Notre étude a été conçue pour induire une fatigue cognitive et voir comment les choix des gens pour exercer des efforts changent lorsqu'ils ressentent de la fatigue, ainsi que pour identifier les emplacements du cerveau où ces décisions sont prises », explique Chib.
Notamment, Chib et ses membres de l'équipe de recherche Grace Steward et Vivian Looi ont constaté que les incitations financières doivent être élevées pour que les participants exercent des efforts cognitifs accrus, ce qui suggère que les incitations externes suscitent un tel effort.
« Ce résultat n'était pas entièrement surprenant, étant donné que notre travail précédent trouvant le même besoin d'incitations pour atténuer les efforts physiques », explique Chib.
« Les deux domaines du cerveau peuvent travailler ensemble pour décider d'éviter plus d'efforts cognitifs à moins qu'il y ait plus d'incitations offertes. Cependant, il peut y avoir un écart entre les perceptions de la fatigue cognitive et ce que le cerveau humain est réellement capable de faire », explique Chib.
La fatigue est liée à de nombreuses conditions neurologiques, notamment le SSPT et la dépression, explique Chib. « Maintenant que nous avons probablement identifié certains des circuits neuronaux pour l'effort cognitif chez les personnes en bonne santé, nous devons voir comment la fatigue se manifeste dans le cerveau des personnes atteintes de ces conditions », ajoute-t-il.
Chib dit qu'il peut être possible d'utiliser des médicaments ou une thérapie cognitivo-comportementale pour lutter contre la fatigue cognitive, et la présente étude utilisant des tâches de décision et l'IRM fonctionnelle pourrait être un cadre pour classer objectivement la fatigue cognitive.
L'IRM fonctionnelle utilise le flux sanguin pour mesurer de larges zones d'activité dans le cerveau; Cependant, il ne mesure pas directement l'activation des neurones, ni les nuances plus subtiles dans l'activité cérébrale.
« Cette étude a été réalisée dans un scanner IRM et avec des tâches cognitives très spécifiques. Il sera important de voir comment ces résultats se généralisent à d'autres efforts cognitifs et aux tâches du monde réel », explique Chib.
Le financement de la recherche a été fourni par les National Institutes of Health (R01HD097619, R01MH119086).
