Abstract :
INTRODUCTION
State cognitive fatigue is characterized by a temporary decline in mental faculties, typically resulting from sustained cognitive effort (Karim et al., 2020). It is commonly assessed by inducing fatigue in participants through prolonged behavioral tasks, where performance decline serves as an objective indicator. This decline can be measured within the induction task itself (time-on-task paradigm) or in a subsequent task (probe task paradigm). Despite recent efforts (e.g., Dickens et al., 2024), significant debate remains regarding the optimal fatigue induction task, measurement paradigm, and most fatigue-sensitive metric.
METHOD
We developed a fatigue induction protocol consisting of 36 blocks of a three-level N-back task (Kirchner, 1958). One hundred healthy participants were evaluated to identify the most fatigue-sensitive "time-on-task" variable and to characterize fatigue build-up across cognitive loads. Repeated-measures ANOVAs (p < 0.05) were conducted to compare performance-related metrics (hit rate, false alarm rate, reaction times, sensitivity d', and criterion C) across four task sections and three cognitive loads (1-back, 2-back, 3-back). Additionally, subjective measures of fatigue, motivation, effort required by the task, and sleepiness were assessed before and after fatigue induction.
RESULTS
Following the fatigue-induction protocol, participants reported increased fatigue, effort required by the task, and sleepiness, while motivation significantly decreased. Yet, despite poorer performances at higher cognitive loads, performance metrics improved across the four task sections: hit rates and d' increased, while reaction times and false alarm rates decreased. However, criterion C significantly increased in the last section of the protocol, suggesting participants became less responsive. This could indicate a progressive disengagement with the task.
DISCUSSION
Consistent with suggestions by Gergelyfi et al. (2015) and recent fatigue models (Pessiglione et al., 2025), this pattern may indicate that subjective fatigue serves as an early warning signal preceding objective performance decline due to behavioral shifts. To better capture this transition, our protocol should be refined by extending the induction period, incorporating a probe task, or integrating physiological measurements of fatigue.
INTRODUCTION
La fatigue cognitive d’état est caractérisée par un déclin temporaire des facultés mentales, généralement dû à un effort cognitif soutenu (Karim et al., 2020). Elle est typiquement évaluée en l'induisant chez des participants à travers des tâches comportementales prolongées, où le déclin des performances sert d’indicateur objectif. Ce déclin peut être mesuré dans la tâche d’induction elle-même (paradigme "time-on-task") ou dans une tâche subséquente (paradigme "probe task"). Malgré des efforts récents (e.g., Dickens et al., 2024), le débat persiste quant à la tâche d'induction de fatigue la plus efficace, au paradigme de mesure optimal et à la métrique la plus sensible aux effets de la fatigue.
MÉTHODE
Nous avons développé un protocole d'induction de la fatigue comprenant 36 blocs d'une tâche de N-back à trois niveaux (Kirchner, 1958). Cent participants sains ont été évalués afin d'identifier la variable la plus sensible à la fatigue et de caractériser l'accumulation de fatigue selon la charge cognitive. Des ANOVAs à mesures répétées (p < 0.05) ont été effectuées pour comparer les métriques de performance (taux de hits, taux de fausses alarmes, temps de réaction, sensibilité d' et critère de réponse C) à travers les quatre sections du protocole et les trois charges cognitives (1-back, 2-back, 3-back). De plus, des mesures subjectives de fatigue, de motivation, de perception de l'effort nécessaire pour la tâche et de somnolence ont également été recueillies avant et après l'induction de fatigue.
RÉSULTATS
Les auto-évaluations de fatigue, d'effort lié à la tâche et de somnolence ont tous augmenté après le protocole d'induction de fatigue, alors que les évaluations de motivation des participants ont chuté significativement. Cependant, malgré des performances moindres dans les essais à charge cognitive plus haute, les performances se sont améliorées au fil des quatre sections de la tâche : les taux de hits et la sensibilité d' se sont améliorées, et les taux de fausses alarmes et les temps de réaction ont diminué.
Cependant, le critère de réponse C a augmenté significativement dans la dernière section de la tâche en conséquence d'un taux de réponse total plus faible. Ceci semble traduire un désengagement progressif de la tâche.
DISCUSSION
Conformément aux suggestions de Gergelyfi et al. (2015) et à de récents modèles de la fatigue (Pessiglione et al., 2025), ces résultats pourraient indiquer que la fatigue subjective sert de signal précoce de la fatigue, précédant un déclin objectif des performances lié à un changement comportemental. Afin de mieux capturer cette transition, notre protocole devrait être affiné en prolongeant la durée de l'induction de fatigue, en intégrant une tâche "probe", ou en ajoutant des mesures physiologiques de la fatigue.
