Wer kennt es nicht: Der Kopf ist voll, die Konzentration schwindet und die Lust, sich mit komplizierten Aufgaben zu befassen, sinkt. Nach längerer geistiger Anstrengung signalisiert unser Gehirn, dass wir eine Pause brauchen. Doch lässt sich diese Müdigkeit nach geistiger Anstrengung allein psychologisch erklären – oder verändern sich dabei auch bestimmte neurochemische oder biologische Prozesse im Gehirn, die dafür sorgen, dass uns die geistige Energie ausgeht?
Bislang war es umstritten, ob es ein biologisches Substrat für Müdigkeit nach mentaler Anstrengung gibt. Psychologische Theorien gehen davon aus, dass wir uns zunehmend erschöpft fühlen, wenn uns eine weitere Anstrengung mehr abverlangt als wir uns davon versprechen. Dann sinkt die Bereitschaft, weiterzuarbeiten, und wir wenden uns lieber leichteren oder angenehmeren Aufgaben zu.
Motivation, präfrontaler Kortex und Glutamat
Neurobiologische Theorien vermuten hingegen einen Zusammenhang zwischen Hirnaktivität, Veränderungen bestimmter Botenstoffe und Ermüdung. Eine Studie des Paris Brain Institute lieferte beispielsweise Hinweise darauf, dass sich bei längerer geistiger Anstrengung die Glutamatkonzentration im präfrontalen Kortex verändert (Wiehler A. et al. 2022, Current Biology, DOI 10.1016/j.cub.2022.07.010).
Der präfrontale Kortex ist unter anderem dafür zuständig, die Aufmerksamkeit zu steuern, Informationen im Arbeitsgedächtnis zu speichern und Handlungen zu planen. Bei anspruchsvollen geistigen Aufgaben ist er besonders gefordert.
Glutamat ist einer der wichtigsten Botenstoffe im Gehirn. Es ermöglicht den Nervenzellen, Signale weiterzugeben und spielt eine zentrale Rolle bei Aufmerksamkeit, Lernen und Denken. Damit die Signalübertragung zuverlässig funktioniert, muss der Glutamat-Haushalt genau reguliert werden.
Hirnstimulation als experimenteller Ansatz
Prof. Dr. Alexander Soutschek, Professor für Neurowissenschaften der Entscheidungsfindung an der Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie des Universitätsklinikums Würzburg (UKW), und sein Team wollten es genau wissen und verwendeten dabei einen kausalen Ansatz. Ist Aktivität im präfrontalen Kortex tatsächlich die Ursache für die geistige Müdigkeit und lässt sich stärkere Müdigkeit durch einen Anstieg in der Glutamatkonzentration erklären?
Um dieser Frage nachzugehen, griffen die Forschenden gezielt in die Aktivität des präfrontalen Kortex ein. Im Rahmen der Untersuchung erhielten 31 gesunde Probandinnen und Probanden eine anspruchsvolle, 20-minütige Gedächtnisaufgabe. Während sie diese lösten, wurde ein Teil von ihnen einer anregenden transkraniellen Hirnstimulation über den dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) unterzogen, der andere Teil erhielt eine Scheinbehandlung. Anschließend konnten die Teilnehmenden zwischen anspruchsvollen Aufgaben mit höherer Belohnung und leichteren Aufgaben mit geringerer Belohnung wählen. Dadurch ließ sich ihre motivationale Ermüdung anhand ihres Verhaltens messen.
Die Ergebnisse zeigten einen bemerkenswerten Zielkonflikt: Die stimulierten Personen waren während der geistigen Aufgabe zwar leistungsfähiger, fühlten sich anschließend aber stärker erschöpft. Entsprechend sank ihre Motivation, weitere geistige Anstrengungen zu investieren. „Das heißt: Die Verbesserung unserer geistigen Leistungsfähigkeit hat ihren Preis. Wir sind nach der erhöhten Anstrengung noch erschöpfter“, berichtet Hongmei Xia, Doktorandin am Department Psychologie der Ludwigs-Maximilians-Universität München (LMU). Dort leitete Alexander Soutschek noch bis zu seinem Wechsel ans UKW im März 2026 eine Emmy Noether-Gruppe für neurokognitive Psychologie. Die Studie ist Hongmei Xias Promotionsthema.
Glutamatveränderungen und motivationale Ermüdung
Wie sah es mit der Glutmatkonzentration aus? Messungen mittels Magnetresonanzspektroskopie (MRS) vor und nach den geistigen Aufgaben zeigten, dass die anregende Stimulation die Konzentration von Glutamat und glutamatergen Stoffwechselprodukten im präfrontalen Kortex im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöhte. Schließlich deuteten die statistischen Analysen darauf hin, dass der Anstieg der Glutamatkonzentration signifikant dazu beitrug, dass sich die Studienteilnehmenden nach der Stimulation weniger bereit fühlten, sich weiter anzustrengen. Ein zusätzliches Kontrollexperiment ergab, dass dieser Effekt vor allem bei längerer geistiger Anstrengung auftrat, nicht aber bei einer Aufgabe, die kaum Konzentration erforderte.
„Unsere Studie stellt rein psychologische Erklärungen dafür, warum anhaltende geistige Arbeit als anstrengend empfunden wird, infrage und zeigt, dass geistige Ermüdung nicht nur mit motivationalen Bewertungen, sondern auch mit neurobiologischen Begrenzungen zusammenhängt. Dabei scheint das Glutamat neben anderen Stoffwechselprodukten eine Rolle zu spielen. Ermüdung ist also nicht einfach eine Frage der Willenskraft“, fasst Alexander Soutschek die Ergebnisse zusammen. Diese wurden nun im Journal Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) veröffentlicht.
Bedeutung für die weitere Erschöpfungsforschung
Veränderungen im Glutamatstoffwechsel könnten künftig helfen, besser zu verstehen, warum geistige Anstrengung ermüdet und welche neurobiologischen Prozesse dabei eine Rolle spielen. Das ist nicht nur für Menschen in anspruchsvollen Arbeitsumgebungen interessant. Auch bei der Aufmerksamkeits-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) berichten Betroffene häufig, dass sie nach geistiger Anstrengung schnell erschöpft sind. Hinzu kommen Erkrankungen wie Depressionen, Schizophrenie oder das chronische Fatigue-Syndrom (ME/CFS), die mit anhaltender Erschöpfung einhergehen. Langfristig könnte ein genaueres Verständnis der biologischen Ursachen krankhafter Erschöpfung dazu beitragen, neue Behandlungsansätze zu entwickeln.
Prof. Dr. Sebastian Walther, Direktor der Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie am UKW, resümiert: „Diese wichtige Studie hilft uns zu verstehen, wie Stoffwechselveränderungen im Gehirn mit geistiger Erschöpfung und Anstrengung zusammenhängen. Die gewonnenen Erkenntnisse sind wegweisend für die Behandlung vieler psychischer Erkrankungen. Mit gezielten Hirnstimulationsverfahren kann Betroffenen in Zukunft wahrscheinlich gut geholfen werden.“
(Universitätsklinikum Würzburg)
Originalpublikation:
Hongmei Xia*, Gizem Vural*, Antonia Susnjar, Helge J. Zöllner, Rebekka S. Mattes, Alexander Soutschek. A Causal Account of the Neural Origins of Mental Fatigue. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (45) e2534136123, https://doi.org/10.1073/pnas.2534136123 (2026).
*geteilte Erstautorenschaft
