Geistige Anstrengung – Forscher rücken neuen Stoff in Fokus

Laut Studie

Weshalb geistige Anstrengung müde macht

Viele kennen das: Längeres konzentriertes Nachdenken kann erschöpfend sein.
Forscher haben nun untersucht, was bei geistiger Anstrengung im Gehirn passiert. Dabei rückt vor allem ein bestimmter Hirnbotenstoff in den Fokus.

Bei anhaltender Denkarbeit lässt die geistige Energie irgendwann nach: Die Aufmerksamkeit schwindet, Entscheidungen fallen schwerer und die Bereitschaft, sich weiter anzustrengen, sinkt. Doch warum ist das so? Eine neue Studie der Uniklinik Würzburg und der Ludwig-Maximilians-Universität München legt nahe, dass nicht nur unsere Motivation, sondern auch biochemische Vorgänge im Gehirn eine Rolle spielen. Nachzulesen sind die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „PNAS“.

Im Mittelpunkt der Untersuchung stand der präfrontale Kortex. Dieser Bereich im vorderen Teil des Gehirns ist unter anderem für Aufmerksamkeit, Planung und das Arbeitsgedächtnis zuständig. Dank Letzterem können wir Informationen kurzfristig speichern und damit arbeiten. Bei anspruchsvollen Denkaufgaben ist der präfrontale Kortex besonders aktiv.

Entscheidend ist dort auch Glutamat. Der Botenstoff ermöglicht die Kommunikation zwischen Nervenzellen und ist für Lernen, Denken und Aufmerksamkeit unverzichtbar. Sein Stoffwechsel muss allerdings genau reguliert werden.

Für die Studie untersuchten die Forscher 31 gesunde Erwachsene. Jeder Teilnehmer absolvierte an zwei verschiedenen Tagen eine anspruchsvolle, 20-minütige Gedächtnisaufgabe.

Bei einem Durchgang erhielten die Probanden währenddessen eine nichtinvasive elektrische Hirnstimulation. Damit wurde die Aktivität in einer bestimmten Region des präfrontalen Kortex (dem dorsolateralen präfrontalen Kortex, DLPFC) gezielt verstärkt. Beim anderen Durchgang bekamen sie eine Scheinbehandlung. Dabei wurde lediglich zu Beginn kurz ein Kribbeln ausgelöst, damit sich die Behandlung echt anfühlte.

Um die geistige Ermüdung zu erfassen, fragten die Forscher die Teilnehmer jeweils vor und nach der Gedächtnisaufgabe, ob sie weitere Aufgaben übernehmen würden. Dabei konnten sie zwischen leichteren Aufgaben mit geringerer Geldbelohnung und schwierigeren Aufgaben mit höherer Belohnung wählen. So ließ sich feststellen, ob ihre Bereitschaft zu weiterer geistiger Anstrengung im Laufe des Experiments abnahm.

Das Ergebnis: Die stimulierten Personen schnitten bei der Gedächtnisaufgabe zwar besser ab, waren danach aber weniger motiviert, weitere anspruchsvolle Aufgaben zu übernehmen. Erstautorin Hongmei Xia erklärt: „Die Verbesserung unserer geistigen Leistungsfähigkeit hat ihren Preis. Wir sind nach der erhöhten Anstrengung noch erschöpfter.“

Messungen mit Magnetresonanzspektroskopie, einem bildgebenden Verfahren zur Untersuchung von Stoffwechselprozessen im Gehirn, zeigten zugleich: Nach der Stimulation war die Glutamatkonzentration im präfrontalen Kortex stärker angestiegen als bei dem Durchgang mit der Scheinstimulation. Die statistische Auswertung deutet darauf hin, dass dieser Anstieg mit der geringeren Bereitschaft zu weiterer geistiger Anstrengung zusammenhing.

Damit liefern die Forscher Hinweise auf eine biologische Erklärung für geistige Ermüdung: Wenn bestimmte Hirnregionen über längere Zeit stark gefordert werden, verändern sich dort offenbar Stoffwechselprozesse. Das könnte dazu beitragen, dass Menschen sich erschöpft fühlen. Studienleiter Alexander Soutschek fasst dies so zusammen: „Ermüdung ist also nicht einfach eine Frage der Willenskraft.“