Hoe meer fijnstof, hoe meer fouten

Bij een bescheiden toename van fijnstof neemt de kans dat schakers een fout maken met 2,1 procentpunten toe, en de omvang van die fouten met 10,8 procent. In deze omgeving leidt schonere lucht in ieder geval tot een helderder hoofd en scherper denken.

"onze metingen laten zien dat wanneer individuen worden blootgesteld aan hogere niveaus van luchtverontreiniging, zij meer en grotere fouten maken," zegt Juan Palacios, econoom aan de Maastricht University School of Business and Economics, en co-auteur van een onlangs gepubliceerd artikel waarin de bevindingen van de studie worden uiteengezet.

Het artikel, "Indoor Air Quality and Strategic Decision-Making," verscheen onlangs online in het tijdschrift Management Science. De auteurs zijn Steffen Künn, universitair hoofddocent aan de School of Business and Economics van de Universiteit Maastricht, Nederland; Palacios, die ook hoofd onderzoek is in het Sustainable Urbanization Lab, in MIT's Department of Urban Studies and Planning (DUSP); en Nico Pestel, universitair hoofddocent aan de School of Business and Economics van de Universiteit Maastricht.

De zwaarste tegenstander tot nu toe?

Fijnstof verwijst naar kleine deeltjes met een diameter van 2,5 micron of minder, aangeduid als PM2.5. Ze worden vaak in verband gebracht met het verbranden van materie - door verbrandingsmotoren in auto's, kolencentrales, bosbranden, koken binnenshuis met open vuur, en meer. De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat luchtverontreiniging jaarlijks wereldwijd leidt tot meer dan 4 miljoen voortijdige sterfgevallen als gevolg van kanker, hart- en vaatproblemen en andere ziekten.

Wetenschappers hebben veel studies verricht naar de effecten van luchtverontreiniging op de cognitie. De huidige studie vult die literatuur aan door het onderwerp te analyseren in een bijzonder gecontroleerde omgeving. De onderzoekers bestudeerden de prestaties van 121 schakers in drie zevenrondige toernooien in Duitsland in 2017, 2018 en 2019, die meer dan 30.000 schaakbewegingen omvatten. De geleerden gebruikten drie web-verbonden sensoren in de toernooizaal om koolstofdioxide, PM2.5 concentraties en temperatuur te meten, die allemaal kunnen worden beïnvloed door externe omstandigheden, zelfs in een indoor omgeving. Omdat elk toernooi acht weken duurde, kon worden onderzocht hoe veranderingen in de luchtkwaliteit zich verhielden tot veranderingen in de prestaties van de spelers.

In een simulatieoefening vonden de onderzoekers dezelfde effecten van luchtverontreiniging op enkele van de sterkste spelers in de geschiedenis van het schaken, aan de hand van gegevens van 20 jaar wedstrijden uit de eerste divisie van de Duitse schaakcompetitie. Om de prestaties van de spelers te evalueren, gebruikten de wetenschappers softwareprogramma's die elke zet in elke schaakwedstrijd beoordelen, optimale beslissingen identificeren en significante fouten signaleren.

Tijdens de toernooien varieerden de PM2.5-concentraties van 14 tot 70 microgram per kubieke meter lucht, blootstellingsniveaus die vaak voorkomen in steden in de VS en elders. De onderzoekers onderzochten en sloten alternatieve mogelijke verklaringen voor de daling van de spelersprestaties uit, zoals meer lawaai. Zij ontdekten ook dat veranderingen in kooldioxide en temperatuur niet overeenkwamen met veranderingen in de prestaties. Met behulp van de gestandaardiseerde ratings die schakers verdienen, hielden de wetenschappers ook rekening met de kwaliteit van de tegenstanders waarmee elke speler te maken kreeg. Uiteindelijk bevestigt de analyse met de plausibele willekeurige variatie in vervuiling door veranderingen in de windrichting dat de bevindingen het gevolg zijn van de directe blootstelling aan luchtdeeltjes.

"Het is puur willekeurige blootstelling aan luchtvervuiling die de prestaties van deze mensen bepaalt," zegt Palacios. "Tegen vergelijkbare tegenstanders in dezelfde toernooironde maakt de blootstelling aan verschillende niveaus van luchtkwaliteit een verschil voor de zetkwaliteit en de beslissingskwaliteit."

De onderzoekers ontdekten ook dat wanneer de luchtvervuiling slechter was, de schakers nog slechter presteerden wanneer ze onder tijdsdruk stonden. De toernooiregels bepaalden dat 40 zetten binnen 110 minuten moesten worden gedaan; voor de zetten 31-40 in alle wedstrijden leidde een toename van de luchtverontreiniging met 10 microgram per kubieke meter tot een verhoogde kans op fouten van 3,2 procent, waarbij de omvang van die fouten met 17,3 procent toenam.

"We vinden het interessant dat die fouten vooral voorkomen in de fase van de wedstrijd waarin spelers te maken krijgen met tijdsdruk," zegt Palacios. "Wanneer deze spelers niet de mogelijkheid hebben om lagere cognitieve prestaties te compenseren met meer overleg, [dat] is waar we de grootste effecten waarnemen."

"Je kunt kilometers ver weg wonen en er toch last van hebben"

Palacios benadrukt dat, zoals de studie aangeeft, luchtvervuiling mensen kan treffen in omgevingen waar ze misschien denken dat het geen verschil maakt. "Het is niet zo dat je naast een elektriciteitscentrale moet wonen," zegt Palacios. "Je kunt kilometers verderop wonen en er toch last van hebben."

Terwijl de focus van deze specifieke studie gericht is op schakers, schrijven de auteurs in het artikel dat de bevindingen "sterke implicaties hebben voor hoogopgeleide kantoormedewerkers," die ook geconfronteerd kunnen worden met lastige cognitieve taken in omstandigheden van variabele luchtvervuiling. In die zin, zegt Palacios, "is het de bedoeling nauwkeurige schattingen te verstrekken aan beleidsmakers die beslissingen nemen over het verbeteren van het milieu."

Palacios merkt inderdaad op dat het feit dat zelfs schaakspelers - die zich urenlang voorbereiden op allerlei scenario's waarmee ze in wedstrijden te maken kunnen krijgen - slechter kunnen presteren wanneer de luchtvervuiling toeneemt, suggereert dat een soortgelijk probleem mensen cognitief zou kunnen beïnvloeden in veel andere omgevingen.

"Er zijn steeds meer kranten die aantonen dat luchtvervuiling kosten met zich meebrengt, en wel voor steeds meer mensen," zegt Palacios. "En dit is slechts één voorbeeld waaruit blijkt dat zelfs voor deze zeer [uitstekende] schakers, die denken dat ze alles kunnen verslaan - wel, het lijkt erop dat ze met luchtvervuiling een tegenstander hebben die hen schaadt."