The interaction between motor and cognitive task performance


Update content

Title The interaction between motor and cognitive task performance
Period 01 / 2003 - 04 / 2007
Status Completed
Dissertation Yes
Research number OND1302011
Data Supplier Website BCN


The aim of the project is to investigate the relation between motor fatigue and cognitive task performance. To study this interaction a dual task paradigm is used. During fatiguing submaximal contractions a constant force production can be obtained at the cost of an increasing central commend intensity. Lorist (2002, J. Physiol.) has shown that during motor fatigue there is a mutual interaction between the cognitive functions and the central mechanisms driving motor behaviour. Besides fatigue associated with motor behavior, there have also been numerous studies of fatigue of a more central origin, related to factors such as mental fatigue and time-on-task for cognitive tasks (Holding 1983; Hockey, 1993; Meijman 1997). These forms of central or mental fatigue may be associated with a considerable deterioration of cognitive functions (Lorist et al., 2000). It is known that caffeine has an stimulating effect on the central nervous system. The issue of this research is to study whether caffeine can influence these underlying central mechanisms. Subjects performed three tasks on two different days. The tasks were an auditory choice reaction task (CRT), a CRT simultaneously with a fatiguing submaximal muscle contraction task, and again the single CRT. One day the subjects received a cup of decaffeinated coffee (control) and the other day they received caffeinated coffee (3 mg/kg body weight). The order of the sessions was random and double-blind. Preliminary results show that performance in the single-CRT condition was relatively stable, however, caffeine reduces the reaction time. During the fatiguing dual task, performance levels in the cognitive CRT deteriorated drastically with time on task. Caffeine seems to prolong the endurance of the subjects, though it has no effect on the cognitive task performance in the dual task. In conclusion, the preliminary data showed a decrease in the reaction times due to caffeine intake. But no significant difference was observed in the interaction between the fatiguing motor task and the cognitive task. Future perspectives are related to the precise nature of the observed interference between central mechanisms driving motor behaviour and cognitive functions. To study this we will use EEG and fMRI.

Abstract (NL)

Wie lichamelijk vermoeid is, kan cognitief minder goed presteren. Dat is een algemeen erkend verschijnsel. Maar hoe werken de achterliggende principes precies? UMCG-promovendus Hiske van Duinen deed er onderzoek naar. Ze onderzocht proefpersonen die een motorische taak (kracht leveren met de wijsvinger) en een cognitieve taak (een reactietijdtaak) uitvoerden. Allereerst onderzocht Van Duinen of het negatieve effect op cognitief presteren wel door lichamelijke vermoeidheid wordt veroorzaakt en niet doordat de proefpersonen gedurende de test steeds meer kracht moesten gebruiken. Het bleek dat een toename in gebruikte kracht ook voor een verslechtering van cognitieve prestaties zorgde, maar niet zo sterk als vermoeidheid. Verder kon de afname in cognitieve prestaties gedeeltelijk worden tegengegaan door cafeïne, een stof die het centrale zenuwstelsel stimuleert. Om de precieze oorzaak van de vermindering van cognitieve prestaties te onderzoeken, gebruikte Van Duinen MRI. Met dit scanapparaat kan (verandering in) hersenactiviteit in beeld worden gebracht. Van Duinen bestudeerde het verband tussen de hoeveelheid gebruikte kracht en de hoeveelheid activiteit in de hersenen, en vervolgens het effect van lichamelijke vermoeidheid op hersenactiviteit. In beide gevallen nam de activiteit toe, al waren er verschillen tussen de situaties. Bij het combineren van de vermoeiende motorische taak en de cognitieve taak was er echter juist een afname van de hersenactiviteit. Dit duidt er op dat bij een dubbeltaak de hersenactiviteit op een andere manier wordt beïnvloed dan bij een motorische taak alleen.

Related organisations

Related people

Supervisor Prof.dr. H.W.G.M. Boddeke
Supervisor D.F. Stegeman
Project leader Dr. C.A.T. Zijdewind
Doctoral/PhD student Dr. H. van Duinen


D21200 Biophysics, clinical physics
D21700 Physiology
D23230 Neurology, otorhinolaryngology, opthalmology
D51000 Psychology

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation