February 7, 2023

Un travail cognitif intense conduit à une accumulation de glutamate dans le cortex préfrontal, selon une nouvelle recherche publiée dans la revue Biologie actuelle. Les nouvelles découvertes suggèrent que la fatigue mentale est un mécanisme neuropsychologique qui aide à éviter l’accumulation de sous-produits potentiellement toxiques d’une activité cognitive prolongée.

“Personne ne sait ce qu’est la fatigue mentale, comment elle est générée et pourquoi nous la ressentons”, a déclaré l’auteur de l’étude Antonius Wiehler, membre du Laboratoire Motivation, Cerveau et Comportement à l’hôpital Pitié Salpêtrière à Paris. « C’est resté un mystère malgré plus d’un siècle de recherches scientifiques. Les machines peuvent effectuer des tâches cognitives en continu sans fatigue, le cerveau est différent et nous avons voulu comprendre comment et pourquoi. La fatigue mentale a des conséquences importantes : pour les décisions économiques, pour la gestion au travail, pour l’éducation à l’école, pour la guérison clinique, etc.

Les chercheurs se sont particulièrement intéressés au rôle du glutamate, un neurotransmetteur excitateur impliqué dans diverses fonctions cognitives, dont l’apprentissage et la mémoire. De plus, le glutamate joue un rôle dans le contrôle de la force des connexions synaptiques. Trop ou trop peu de glutamate peut entraîner un dysfonctionnement neuronal, il est donc essentiel que ce neurotransmetteur soit étroitement régulé.

La nouvelle étude a examiné les données d’imagerie cérébrale de 40 participants. Les chercheurs ont induit une fatigue mentale à l’aide de deux tâches de contrôle cognitif. Un groupe de participants a effectué une version facile des tâches, tandis qu’un deuxième groupe a effectué des versions beaucoup plus difficiles des deux tâches. Cependant, les deux groupes ont effectué les tâches pendant la même durée. Les participants ont alterné entre l’exécution des tâches à l’intérieur et à l’extérieur d’un scanner cérébral.

Les deux groupes ont rapporté des niveaux similaires de fatigue subjective après avoir terminé les tâches. Mais les participants qui ont terminé les tâches cognitives difficiles ont montré une réduction de la dilatation de la pupille lors d’une tâche de choix économique ultérieure. Ils ont également affiché une plus grande préférence pour les récompenses immédiates, plutôt que d’attendre plus longtemps ou de faire plus d’efforts pour obtenir de meilleures récompenses. De manière critique, ils avaient également des niveaux plus élevés de glutamate dans les synapses du cortex préfrontal du cerveau.

“Lorsque le travail cognitif intense se prolonge pendant plusieurs heures, certains sous-produits potentiellement toxiques de l’activité neuronale s’accumulent dans le cortex préfrontal. Cela altère le contrôle sur les décisions, qui sont déplacées vers des actions à faible coût (pas d’effort, pas d’attente), à ​​mesure que la fatigue cognitive émerge (notez que nous parlons ici d’épuisement mental, pas de somnolence) », a déclaré Wiehler à PsyPost.

Les résultats fournissent la preuve que l’accumulation de glutamate rend l’activation supplémentaire du cortex préfrontal plus coûteuse, de sorte que le contrôle cognitif est plus difficile après une journée de travail mentalement difficile.

Pour maintenir un fonctionnement cortical régulier, le glutamate doit être maintenu en équilibre avec les neurotransmetteurs inhibiteurs. “Le glutamate est présent dans les cellules à des concentrations élevées, car il est impliqué dans la détoxification de l’ammoniac et sert également de précurseur pour la synthèse des protéines”, expliquent les chercheurs. “Il est donc important de limiter la libération de glutamate, à la fois parce que c’est une ressource utile dans le compartiment intracellulaire et parce que c’est un sous-produit potentiellement toxique dans le compartiment extracellulaire.”

“Des théories influentes suggèrent que la fatigue est une sorte d’illusion concoctée par le cerveau pour nous faire arrêter tout ce que nous faisons et nous tourner vers une activité plus gratifiante”, a déclaré le co-auteur Mathias Pessiglione dans un communiqué de presse. “Mais nos résultats montrent que le travail cognitif entraîne une véritable altération fonctionnelle – accumulation de substances nocives – donc la fatigue serait bien un signal qui nous fait arrêter de travailler mais dans un but différent : préserver l’intégrité du fonctionnement cérébral.”

Wiehler et ses collègues ont utilisé la spectroscopie par résonance magnétique pour surveiller la diffusion de substances liées au glutamate dans le cerveau. La spectroscopie par résonance magnétique est une technique qui utilise des champs magnétiques et des ondes radio pour étudier la structure et la fonction des molécules. Il peut être utilisé pour détecter les changements dans la composition chimique des tissus.

“Nous avons utilisé une nouvelle technique pour mesurer la diffusion des substances cérébrales avec la spectroscopie par résonance magnétique et – cela a fonctionné!” Wiehler a déclaré à PsyPost. “Cela a été particulièrement utile dans notre cas, pour montrer que le glutamate s’accumule dans les synapses (à l’extérieur des neurones), où la diffusion est plus rapide que dans les compartiments cellulaires (à l’intérieur des neurones).”

Bien que les résultats fournissent un aperçu unique des mécanismes de base sous-jacents à la fatigue mentale, les chercheurs ont noté qu’il reste encore beaucoup à apprendre.

“Du côté de la science fondamentale : une question de suivi serait pourquoi le cortex préfrontal est-il sensible à la fatigue et à l’accumulation de glutamate, et pas d’autres régions du cerveau comme le cortex visuel ? (Après des heures passées à regarder la télévision, vous pouvez toujours voir le monde) », a fait remarquer Wiehler. « Une autre serait : comment le cerveau détecte-t-il l’accumulation de glutamate et la traduit-il en un signal de fatigue qui régule négativement le cortex préfrontal ? Sur le plan clinique : comment empêcher l’accumulation de glutamate et éliminer le glutamate des synapses ? Nos marqueurs neuro-métaboliques de la fatigue sont-ils prédictifs des résultats cliniques dans toutes les maladies (dépression, cancer, etc.) ?

L’étude, “Une explication neuro-métabolique des raisons pour lesquelles le travail cognitif d’une journée modifie le contrôle des décisions économiques», a été écrit par Antonius Wiehler, Francesca Branzoli, Isaac Adanyeguh, Fanny Mochel et Mathias Pessiglione.

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