Comment le travail cérébral conduit-il à de la fatigue ?

[Nutrimuscle-Conseils]

A neuro-metabolic account of why daylong cognitive work alters the control of economic decisions
Antonius Wiehler Current Biol August 11, 2022

Highlights
• Cognitive fatigue is explored with magnetic resonance spectroscopy during a workday
• Hard cognitive work leads to glutamate accumulation in the lateral prefrontal cortex
• The need for glutamate regulation reduces the control exerted over decision-making
• Reduced control favors the choice of low-effort actions with short-term rewards

Behavioral activities that require control over automatic routines typically feel effortful and result in cognitive fatigue. Beyond subjective report, cognitive fatigue has been conceived as an inflated cost of cognitive control, objectified by more impulsive decisions. However, the origins of such control cost inflation with cognitive work are heavily debated. Here, we suggest a neuro-metabolic account: the cost would relate to the necessity of recycling potentially toxic substances accumulated during cognitive control exertion. We validated this account using magnetic resonance spectroscopy (MRS) to monitor brain metabolites throughout an approximate workday, during which two groups of participants performed either high-demand or low-demand cognitive control tasks, interleaved with economic decisions. Choice-related fatigue markers were only present in the high-demand group, with a reduction of pupil dilation during decision-making and a preference shift toward short-delay and little-effort options (a low-cost bias captured using computational modeling).

At the end of the day, high-demand cognitive work resulted in higher glutamate concentration and glutamate/glutamine diffusion in a cognitive control brain region (lateral prefrontal cortex [lPFC]), relative to low-demand cognitive work and to a reference brain region (primary visual cortex [V1]).

Taken together with previous fMRI data, these results support a neuro-metabolic model in which glutamate accumulation triggers a regulation mechanism that makes lPFC activation more costly, explaining why cognitive control is harder to mobilize after a strenuous workday.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Une explication neuro-métabolique des raisons pour lesquelles le travail cognitif d'une journée modifie le contrôle des décisions économiques
Antonius Wiehler Current Biol 11 août 2022

Points forts
• La fatigue cognitive est explorée avec la spectroscopie par résonance magnétique pendant une journée de travail
• Un travail cognitif intense entraîne une accumulation de glutamate dans le cortex préfrontal latéral
• Le besoin de régulation du glutamate réduit le contrôle exercé sur la prise de décision
• Un contrôle réduit favorise le choix d'actions à faible effort avec des récompenses à court terme

Les activités comportementales qui nécessitent un contrôle sur les routines automatiques nécessitent généralement un effort et entraînent une fatigue cognitive. Au-delà du rapport subjectif, la fatigue cognitive a été conçue comme un coût gonflé du contrôle cognitif, objectivé par des décisions plus impulsives. Cependant, les origines d'un tel contrôle de l'inflation des coûts avec le travail cognitif sont fortement débattues. Ici, nous proposons une explication neuro-métabolique : le coût serait lié à la nécessité de recycler les substances potentiellement toxiques accumulées lors de l'effort de contrôle cognitif. Nous avons validé ce récit en utilisant la spectroscopie par résonance magnétique (MRS) pour surveiller les métabolites cérébraux tout au long d'une journée de travail approximative, au cours de laquelle deux groupes de participants ont effectué des tâches de contrôle cognitif à forte ou à faible demande, entrelacées avec des décisions économiques. Les marqueurs de fatigue liés au choix n'étaient présents que dans le groupe à forte demande, avec une réduction de la dilatation de la pupille lors de la prise de décision et un changement de préférence vers des options à court délai et à faible effort (un biais à faible coût capturé à l'aide de la modélisation informatique).

À la fin de la journée, le travail cognitif à forte demande a entraîné une concentration de glutamate et une diffusion de glutamate/glutamine plus élevées dans une région cérébrale de contrôle cognitif (cortex préfrontal latéral [lPFC]), par rapport au travail cognitif à faible demande et à une région cérébrale de référence (cortex visuel primaire [V1]).

Pris ensemble avec les données d'IRMf précédentes, ces résultats soutiennent un modèle neuro-métabolique dans lequel l'accumulation de glutamate déclenche un mécanisme de régulation qui rend l'activation de lPFC plus coûteuse, expliquant pourquoi le contrôle cognitif est plus difficile à mobiliser après une journée de travail intense.