Kenapa ada rasa lelah? Bagaimana Otak mengendalikan rasa lelah?

Sebuah penelitian yang dilakukan oleh ilmuan dati Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins dan ilmuwan penelitian di Institut Kennedy Krieger, mengenai pusat otak yang mengendalikan rasa lelah, studi ini terbit 12 agustus 2020 di jurnal Nature Communications.

Menggunakan pemindaian MRI dan pemodelan komputer, para ilmuwan mengatakan bahwa mereka telah menentukan lebih lanjut area otak manusia yang mengatur upaya untuk mengatasi kelelahan.

Penemuan ini, kata mereka, dapat memajukan perkembangan perilaku dan strategi lain yang meningkatkan kinerja fisik pada orang sehat, dan juga menjelaskan mekanisme saraf yang berkontribusi pada kelelahan pada orang dengan depresi, multiple sclerosis dan stroke.

“Kami mengetahui proses fisiologis yang terlibat dalam kelelahan, seperti pembentukan asam laktat di otot, tetapi kami tahu jauh lebih sedikit tentang bagaimana perasaan lelah diproses di otak dan bagaimana otak kami memutuskan seberapa banyak dan upaya apa yang harus dilakukan untuk itu. mengatasi kelelahan, “kata Vikram Chib, Ph.D., asisten profesor teknik biomedis di Fakultas Kedokteran Universitas Johns Hopkins dan ilmuwan penelitian di Institut Kennedy Krieger.

Mengetahui daerah otak yang mengontrol pilihan tentang upaya mengurangi kelelahan dapat membantu para ilmuwan menemukan terapi yang secara tepat mengubah pilihan tersebut, kata Chib. “Mungkin tidak ideal bagi otak Anda untuk sekadar bertenaga melalui kelelahan,” kata Chib. “Mungkin lebih bermanfaat bagi otak untuk menjadi lebih efisien tentang sinyal yang dikirimnya.”

Metode
Untuk penelitian tersebut, Chib pertama-tama mengembangkan cara baru untuk mengukur secara objektif bagaimana orang “merasakan” kelelahan, suatu tugas yang sulit karena sistem penilaian dapat bervariasi dari orang ke orang. Dokter sering meminta pasiennya untuk menilai kelelahan mereka pada skala 1 sampai 7, tetapi seperti skala nyeri, penilaian tersebut bersifat subjektif dan bervariasi.

Untuk membakukan metrik kelelahan, Chib meminta 20 peserta studi untuk membuat keputusan berbasis risiko tentang mengerahkan upaya fisik tertentu. Usia rata-rata peserta adalah 24 tahun dan berkisar antara 18 hingga 34 tahun. Sembilan dari 20 adalah perempuan.

20 peserta diminta untuk memegang dan menekan sensor setelah melatih mereka untuk mengenali skala upaya. Misalnya, nol sama dengan tanpa usaha dan 50 unit usaha sama dengan setengah kekuatan maksimum peserta. Para peserta belajar untuk mengasosiasikan unit usaha dengan seberapa banyak yang harus diperas, yang membantu untuk menstandarisasi tingkat usaha di antara individu.

Para peserta mengulangi latihan grip sebanyak 17 blok untuk masing-masing 10 percobaan, sampai mereka lelah, kemudian ditawarkan satu dari dua pilihan untuk melakukan setiap upaya. Salah satunya adalah pilihan acak (“berisiko”) berdasarkan lemparan koin, menawarkan kesempatan untuk tidak mengerahkan upaya atau tingkat upaya yang telah ditentukan sebelumnya. Pilihan lainnya adalah tingkat upaya yang telah ditentukan sebelumnya. Dengan memperkenalkan ketidakpastian, para peneliti memanfaatkan bagaimana setiap subjek menghargai upaya mereka.

Pada dasarnya nilai tingkat kelelahan merupakan bagaimana otak dan pikiran mereka memutuskan berapa banyak upaya yang harus dilakukan.

Hasil & pembahasan
Berdasarkan apakah peserta memilih opsi berisiko versus yang telah ditentukan sebelumnya, para peneliti menggunakan program terkomputerisasi untuk mengukur bagaimana perasaan peserta tentang prospek mengerahkan sejumlah upaya tertentu saat mereka lelah.

“Tidak mengherankan, kami menemukan bahwa orang cenderung lebih menghindari risiko – menghindari – upaya,” kata Chib. Sebagian besar peserta (19 dari 20) memilih pilihan bebas risiko dari tingkat upaya yang telah ditentukan sebelumnya. Ini berarti, ketika lelah, para peserta kurang mau mengambil kesempatan karena harus mengerahkan banyak tenaga.

“Jumlah yang telah ditentukan harus cukup tinggi dalam upaya relatif bagi peserta untuk memilih opsi lempar koin,” kata Chib.

Di antara kelompok terpisah yang terdiri dari 10 orang yang dilatih tentang sistem mencengkeram tetapi tidak diberikan banyak percobaan yang melelahkan, tidak ada kecenderungan yang signifikan untuk memilih lemparan koin yang berisiko atau upaya yang ditentukan.

Tim peneliti Chib juga mengevaluasi aktivitas otak peserta selama latihan mencengkeram menggunakan pemindaian pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI), yang melacak aliran darah melalui otak dan menunjukkan neuron mana yang paling sering menembak.

Tim Chib mengkonfirmasi temuan sebelumnya bahwa aktivitas otak ketika peserta memilih di antara dua opsi tersebut, tampaknya ada peningkatan pada area otak semua peserta yang dikenal sebagai insula.

Juga menggunakan pemindaian fMRI, mereka mengamati lebih dekat korteks motorik otak saat para peserta kelelahan. Wilayah otak ini bertanggung jawab untuk mengerahkan upaya itu sendiri.

Para peneliti menemukan bahwa korteks motorik dinonaktifkan pada saat peserta “memutuskan” di antara dua pilihan upaya. Temuan itu konsisten, kata Chib, dengan penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa ketika orang melakukan pengerahan tenaga yang berulang kali melelahkan, aktivitas korteks motorik menurun, terkait dengan lebih sedikit sinyal yang dikirim ke otot.

Peserta yang aktivitas korteks motoriknya paling sedikit berubah, sebagai respons terhadap pengerahan tenaga yang melelahkan, adalah orang-orang yang paling enggan mengambil risiko dalam pilihan upaya mereka dan paling lelah. Ini menunjukkan bahwa kelelahan mungkin timbul dari kesalahan kalibrasi antara apa yang menurut seseorang dapat mereka capai dan aktivitas sebenarnya di korteks motorik.

Pada dasarnya, tubuh menyesuaikan diri dengan korteks motorik saat lelah, karena jika otak terus mengirimkan lebih banyak sinyal ke otot untuk bertindak, kendala fisiologis akan mulai mengambil alih, misalnya, peningkatan asam laktat, yang berkontribusi pada lebih banyak kelelahan.

Penemuan ini, kata Chib, dapat memajukan pencarian terapi – fisik atau kimiawi – yang menargetkan jalur ini pada orang sehat untuk meningkatkan kinerja dan pada orang dengan kondisi yang berhubungan dengan kelelahan.

Penelitian ini didanai oleh Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development of the National Institutes of Health (R01HD097619), National Institutes of Health’s National Institute of Mental Health (R56MH113627, R01MH119086).

Journal Reference:

• Patrick S. Hogan, Wen Wen Teh, Steven X. Chen, Vikram S. Chib. 2020. Neural mechanisms underlying the effects of physical fatigue on effort-based choice. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-17855-5