科學人雜誌
神經科學

壓力,讓你腦中一片空白

2012-07-01 安斯坦(Amy Arnsten)、馬蘇爾(Carolyn M. Mazure)、辛哈(Rajita Sinha)
大腦中意識自我控制的神經迴路很脆弱,遇到小壓力就很容易受傷而停止運作, 這時你會覺得腦中一片空白,而原始的衝動不受控制,心智也癱瘓。

重點提要

  1. 在壓力下呆住是每個人都有的經驗,這個現象起因於大腦的「管理中樞」無法正常掌控情緒。
  2. 前額葉皮質是大腦的指令與管理中樞,在正常狀態下,它可以抑制大腦中其他較原始的區域來控制情緒。
  3. 即使只是面對日常的生活壓力,前額葉皮質也可能會暫時停止運作,並讓負責調節情緒的杏仁體掌控一切,導致心智崩潰和驚慌失措。
  4. 科學家正在探索急遽壓力下的生理反應,並開始研究行為療法與藥物是否可以幫助我們在危急時保持鎮定。
醫學院入學考試有數百道題目,要連續作答五小時,即使做了萬全的準備,考生還是滿腦子混亂與焦慮,這個無情的壓力會讓有些準醫生的推理變慢,甚至完全停止。這種狀況有許多詞語可以形容:腦袋打結、呆掉、緊張、恐慌、僵住、頭腦一片空白、發慌等,這幾乎是每個搞砸演講、文思枯竭、在長時間考試中掙扎的人都有的經驗。

幾十年來,科學家自以為很了解大腦在參加考試或戰場前線交火時是如何運作的。但是最近有一條不同的研究路線,為壓力生理學帶來了全新的觀點。在面對壓力時,大腦會有一些原始的反應,這些反應不僅會影響某些從蠑螈到人類等眾多不同物種都擁有的腦區,事實上,壓力還會嚴重減損最先進的心智機能(由靈長類最高層次的腦區所負責)。

舊的教科書解釋說,下視丘這個位於大腦基部、很早就演化出現的構造,在有壓力的時候會刺激腦下腺和腎上腺分泌激素,使得心跳加快、血壓升高以及食慾降低。現在的研究則指出,前額葉皮質這個位在額頭後面的腦區具有令人意想不到的角色。前額葉皮質負責調控專注力、計畫、決策、想法、判斷以及提取記憶等,是最高認知能力的控制中心。它也是最晚才演化出現的腦區,甚至對於每天短暫出現的焦慮與不安都很敏感。

正常情況下,前額葉皮質有如控制中心,會抑制較基本的情緒與衝動。新的研究顯示,無法掌控的劇烈壓力會引發一連串削弱前額葉皮質影響力的化學變化,這時大腦中較原始腦區的支配程度就增加了。基本上來說,壓力讓掌控思想和情緒的高階控制權,從前額葉皮質轉移至下視丘和其他比較古老的腦區。當較原始的腦區主控時,我們可能會發現自己不是驚慌失措,就是受制於平常控制良好的衝動:暴飲暴食、嗑藥,或是在地方特產店瘋狂掃貨,簡單地說就是失控了。

現在我們漸漸了解,強大壓力可能會嚴重危害大腦中較高階管理區域的功能,研究人員也開始關注這個領域,並且試著了解大腦在「呆掉」時究竟發生什麼事,同時也開始研發行為與藥物療法,以協助我們保持鎮定。

緊張情緒造成致命錯誤

科學家對情緒失控一直很有興趣。第二次大戰後,研究人員開始分析為什麼平時訓練有素的飛行員,上戰場時會犯下簡單但致命的錯誤。我們一直不知道額頭後方的腦區究竟發生了什麼事,直到近年神經造影技術出現後才開始有些頭緒。掃描大腦產生的影像中,前額葉皮質的混亂活動,顯示這個大腦調控中心有多麼脆弱。

前額葉皮質在大腦結構中的地位特殊,因此對壓力非常敏感。它是最高度演化的腦區,佔據了大約1/3的大腦皮質,在人腦中所佔的比例也高於其他靈長類。前額葉皮質成熟的速度比其他腦區慢,到了20歲後才會發育完全。它負責抽象思考,並讓我們能專注於眼前的事物,同時也負責工作記憶的儲存。這個記憶的暫時儲存區域可以「記住」一些臨時資訊,像是加法時的進位運算。前額葉皮質也是心智控制中樞,能抑制不恰當的想法和行為。

這個神經管理中樞透過密集的神經網絡來收發指令,而網絡則是由許多三角形神經元錐狀細胞所構成。這些神經元也可以連結到其他負責控制情緒、慾望和習慣的較遠腦區。沒有壓力時,該網絡中的迴路可以穩定運作。工作記憶會提醒我們開始著手下星期要完成的事情,其他迴路送出訊息給較原始的腦區,要我們別再喝酒。同時,也會傳送訊息到腦部深處的杏仁體(恐懼反應中心),要我們不必擔心路上朝我們移動的龐然巨物會撞過來。

這個網絡的運作很容易受到破壞,壓力來臨時,神經系統中的化學發生任何細微改變,都可能立即削弱網絡的連結。為了回應壓力,大腦分泌出大量化學物質,例如正腎上腺素和多巴胺,這些化學物質的來源是腦幹中的神經元,它們可以連結到大腦的許多區域。當這些物質的濃度上升,前額葉皮質的神經元會停止活動,原因之一是這些化學物質暫時使神經元之間的連結(突觸)減弱了。網絡的活性下降後,調控行為的能力跟著衰退。當下視丘傳出指令要腎臟上方的腎上腺分泌壓力激素皮質醇到血液中時,情況就更惡化了。在這種狀況下,自制力就處於崩潰的邊緣。

「保持冷靜」這句話其實準確表達出了行為背後的生物作用。前額葉皮質中的神經機制,以及掌控工作記憶並且幫助我們專注的能力,可以讓腦幹深處分泌的神經傳遞物受到控制,讓我們不至於因為恐慌而情緒崩潰。

大約從20年前,我們就試著了解前額葉皮質為何那麼容易當機。我們其中一人(安斯坦)和耶魯大學已故的科學家高德曼–拉奇克(Patricia Goldman-Rakic)共同進行的一項動物實驗,率先描述了壓力下神經化學物質的變化會快速關閉前額葉皮質的功能。這項研究顯示,前額葉皮質的神經元接觸到大量的神經傳遞物或情緒激素之後,就會中斷連結並且停止活動。

相對的,壓力會讓大腦深處的腦區對行為有更強大的掌控力。多巴胺會抵達一些位於腦部深處的結構(統稱為基底核),那是控制渴望、習慣性情緒和運動反應的部位。基底核不只控制我們騎車時不會摔倒,還包括我們沉溺的癮頭(例如想偷嚐冰淇淋的念頭)。

現在任教於荷蘭葛羅寧根大學的羅森達爾(Benno Roozendaal)與美國加州大學爾灣分校的麥高(James McGaugh)等人在2001年發現,杏仁體這個較原始腦區也會發生類似的變化。當杏仁體偵測到正腎上腺素和皮質醇時,它就會警告神經系統的其他部位做好面對恐懼的準備,同時也會加強和恐懼及其他與情緒有關的記憶......


# 關鍵字:神經科學壓力
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