应激对记忆影响的脑科学研究及其教育启示(1)
 |
摘要 大量脑科学的研究揭示，应激对与海马相关的陈述性记忆的调节主要通过应激激素，尤其是糖皮质激素的分泌而发生作用，而影响的方向取决于一些调节变量，包括糖皮质激素升高的水平以及记忆的不同阶段等。研究发现基底外侧杏仁核是糖皮质激素对记忆不同阶段产生差异性影响的关键部位。因此，在教育过程中，既要科学地认识应激对记忆的消极影响，又要有效利用应激对记忆产生的调节作用，来提高学生的学习效率。
关键词 应激，记忆，脑机制。
分类号B845.1
应激(stress)是指机体在受到各种内外环境因素刺激时所出现的非特异性全身反应。这些反应包括分子水平上的生物化学反应，激素水平上的调控以及系统整合方面的情绪和认知的变化等。脑科学研究表明应激状态下产生的应激激素对记忆功能起到重要的调节作用。适度的应激有利于机体的适应，促进记忆，产生新的学习，而如果应激源过强或长期存在。可能导致记忆功能损伤和海马结构的改变。本文将就应激对记忆功能产生的影响及其脑机制进行总结、分析，并探讨其对学校教育的启示。
1 应激的神经内分泌机制
应激反应引起的生理变化包括自主神经活动改变。如交感神经活动增强和神经内分泌活动改变，如下丘脑多个内分泌轴的激活。下丘脑一垂体一肾上腺皮质(HPA)轴激活及由此引起的糖皮质激素分泌增加，是应激反应的最重要特征。
动物和人类的研究表明。应激激素的分泌可以对记忆功能起到重要的调节作用。儿茶酚胺(catecholamine)与糖皮质激素(glucocorticoid，GC)是两种主要的应激激素。糖皮质激素是由肾上腺皮质分泌的类固醇激素，主要包括皮质醇(cortisol)和皮质酮(corticosterone)，在急性应激和慢性应激状态下，糖皮质激素水平都明显提高。
儿茶酚胺的快速作用(发生于几秒钟内)和糖皮质激素慢作用(发生于几小时直至几周)是应激影响认知过程的两种主要途径。研究表明，强烈或长期的应激反应或者人工合成GC(如强的松。地塞米松。氢化可的松等)可以影响个体的学习和记忆功能。
2 应激对记忆功能的影响
在中枢神经系统中，属边缘系统的海马是与学习记忆和情绪密切相关的重要脑区。并且海马神经元突触的可塑性与个体的学习和记忆功能密切相关。Scoville和Milner提出海马对陈述性记忆至关重要，但与程序性记忆联系不紧密。应激和糖皮质激素对海马的记忆功能起着调节作用。临床研究也表明：海马损伤患者的陈述性记忆受损，而程序性记忆却不受影响。Wippich和Hellhammer的研究表明，口服10mg可的松60分钟后，陈述性记忆显著受损，而程序性记忆则没有被影响，证明了应激激素影响与海马相关的认知功能。
Lupien等人采用双盲被试内实验设计。首先通过甲吡酮(糖皮质激素强抑制剂)降低糖皮质激素水平，再通过注射氢化可的松(人工合成糖皮质激素)使糖皮质激素循环浓度恢复到基线水平。实验结果发现，与对照组相比，糖皮质激素循环浓度的降低显著削弱了记忆成绩，更为重要的是，在使用氢化可的松后，记忆的损害得到了逆转。这些结果说明应激状态下产生的糖皮质激素可以调节记忆功能。
2.1应激激素对记忆巩固的作用
来自动物和人类的实验显示应激激素对与海马相关的陈述性记忆既有促进影响，同时又存在损害作用。这种作用的方向取决于一些调节变量。其中重要的一个因素就是记忆的不同阶段。在学习后立即给被试施加应激性影响可以促进记忆的巩固而应激作用在记忆测验前则损伤记忆的提取成绩。
识记内容从短时记忆或工作记忆转移到长时记忆需要一定时间，依赖于特定的神经生理机制与过程，这一过程即记忆的巩固。实验表明，在学习任务完成后，立即给被试糖皮质激素可以促进记忆的巩固，并且这种促进作用具有时间依赖性。肾上腺被切除后失去内源性皮质酮释放的动物，在水迷宫空间任务实验中记忆受损，这一现象可被训练后注射地塞米松(剂量与被动性回避保持任务中记忆增加的剂量相当)所逆转。糖皮质激素可以促进记忆的巩固仅限于学习后即刻注射，训练后间隔数小时注射则无作用。
有一项研究发现，糖皮质激素对于记忆巩固的影响随着药物剂量和记忆任务的不同而表现出双向调节作用。在注射中等剂量的糖皮质激素或地塞米松时，可增强被动性回避任务的记忆水平。但对于注射中等剂量的大鼠来说。它们在水迷宫空间任务测验中的记忆成绩受损，这可能是由于水迷宫任务比回避任务应激程度强，因而引起循环系统中内源性皮质酮明显增高。如果在水迷宫测验中将水温调高，使任务的应激程度降低，训练后注射中等剂量糖皮质激素即可提高记忆巩固水平，这提示在实验中药物剂量与任务刺激程度相关联。遵循倒U字型曲线的剂量一反应关系。采用情境性恐惧训练模式观察到类似的双向作用。用出生一天的小鸡进行回避任务训练也出现相同结果。
2.2应激激素对记忆提取的影响
记忆提取是回忆和运用所贮存信息的过程。Domes等人考察了糖皮质激素对记忆过程的影响。大剂量的人工合成糖皮质激素分别在词单的识记前、识记后(立即)和提取前施加给被试，结果发现。提取前施加药物对回忆产生显著损伤。揭示了糖皮质激素对记忆提取的特殊影响。
De Ouervain等人提出，糖皮质激素是通过干扰记忆的提取。进而影响记忆成绩。他们用实验证明了这一假设。训练大鼠去水迷宫中的某一固定位置寻找被水浸没的平台，一天后撤掉平台，用大鼠在原平台位置摸索的时间来测验大鼠对平台位置的记忆成绩。结果发现，对照组的大鼠在平台位置(目标区域)附近探索的时间明显高于在非目标区域探索的时间；但是足部电击刺激30分钟立刻进行测验的大鼠，则不能判断平台的位置，这一组大鼠在目标区域和非目标区域摸索的时间相等：而足部电击2分钟立刻进行测验的大鼠，以及电击刺激30分钟后间隔4小时再进行测验的大鼠，其记忆保持成绩不受影响。实验中记忆保持成绩受损的时相与血浆皮质酮水平相关，因为皮质酮峰值恰在应激30分钟后达到高峰。4小时内返回至基线水平。用甲吡酮阻断这一应激造成的皮质酮水平增高，可以防止应激造成的记忆提取受损。在测验前30分钟注射应激剂量的皮质酮，同样损害信息提取，这与应激的作用非常类似。这一研究表明，一旦记忆被巩固，那么信息提取的有效、准确程度容易受到回忆阶段皮质酮水平的影响。
来自脑成像方面的研究也证明了糖皮质激素可以通过影响海马的一些功能损害记忆的提取。DeQuervain等人采用脑成像技术对糖皮质激素削弱记忆提取过程进行了研究。让被试学习一些陈述性记忆任务，24小时后给被试中等剂量的人工合成糖皮质激素，用药后1小时采用PET观测脑活, http://www.100md.com