醫(yī)學(xué)院校的入學(xué)考試,內(nèi)容總是十分龐雜,應(yīng)試者至少需要5個(gè)小時(shí),才能做完上千道試題,即使準(zhǔn)備得再充分,考生也會(huì)被弄得焦頭爛額。對(duì)于即將成為內(nèi)科醫(yī)生的人來(lái)說(shuō),持續(xù)的壓力往往導(dǎo)致邏輯思維能力減弱,甚至可能完全喪失。當(dāng)我們搞砸了演講,寫(xiě)作遇到障礙,寫(xiě)不下去,或是拼命想完成長(zhǎng)時(shí)間的考試時(shí),憋悶、緊張、思維停頓、煩躁不安、眉頭緊鎖、尖叫等種種癥狀,就會(huì)隨之而來(lái)。
幾十年來(lái),科學(xué)家都認(rèn)為已經(jīng)弄清楚了,當(dāng)人們?cè)诳荚嚮蛟谇熬€打仗時(shí),大腦是怎樣工作的。但最近,一種嶄新的實(shí)驗(yàn)方法,讓科學(xué)家對(duì)壓力狀態(tài)下的人體生理活動(dòng)有了全新的認(rèn)識(shí)。這些研究表明,人們?cè)趬毫ο碌姆磻?yīng),不僅僅是由于一種原始的神經(jīng)沖動(dòng)影響了大腦中的某些部位(這種原始反應(yīng)存在于從蜥蜴到黑猩猩再到人類等許多動(dòng)物中),實(shí)際上,壓力還會(huì)影響靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦中最發(fā)達(dá)的部位,嚴(yán)重削弱級(jí)的大腦功能。
較早的教科書(shū)認(rèn)為,當(dāng)人們面對(duì)壓力時(shí),位于大腦底部的下丘腦(一種較早進(jìn)化出來(lái)的大腦結(jié)構(gòu))會(huì)迅速作出反應(yīng),并誘導(dǎo)腦垂體和腎上腺分泌一系列激素,這些激素能加速心跳、升高血壓、降低食欲。而現(xiàn)在,在這個(gè)過(guò)程中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)前額葉皮層扮演著意想不到的角色。前額葉皮層臨近頭部前額,能作為控制中心協(xié)調(diào)注意力、判斷力、決策能力、洞察力、計(jì)劃能力、回憶能力等高級(jí)認(rèn)知功能。前額葉皮層是大腦中較晚進(jìn)化出來(lái)的部位,它甚至對(duì)暫時(shí)性、日常性的焦慮和擔(dān)憂都很敏感。
平時(shí),一切正常時(shí),前額葉皮層作為控制中心,能夠調(diào)控我們的基本情緒和沖動(dòng)。但是,最近的研究表明,巨大的、不可控制的壓力會(huì)引發(fā)一系列神經(jīng)化學(xué)反應(yīng),不僅會(huì)減弱前額葉皮層的控制力,還會(huì)加強(qiáng)那些在進(jìn)化上比較古老的大腦區(qū)域的影響力。也就是說(shuō),大腦將思維和情感的控制權(quán)從前額葉皮層轉(zhuǎn)移到了比較原始的區(qū)域。一旦這些比較古老的區(qū)域接管了控制權(quán),我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)自己處于深度焦慮的狀態(tài),或者無(wú)法抑制平時(shí)很好約束的沖動(dòng):沉溺于食物、酒精、毒品,或是在專賣(mài)店大肆揮霍。簡(jiǎn)單地說(shuō),我們失控了。
人們逐漸認(rèn)識(shí)到,過(guò)度的壓力會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷大腦中高級(jí)“執(zhí)行”區(qū)域的功能,這也引起了越來(lái)越多的科學(xué)家的興趣?,F(xiàn)在,他們不僅想弄明白,當(dāng)我們不知所措時(shí)大腦里發(fā)生了什么,而且正在努力尋找行為和藥物干預(yù)的方法。
壓力削弱自控能力
多年來(lái),科學(xué)家對(duì)于人們?yōu)槭裁磿?huì)失控表現(xiàn)出了極大的興趣。第二次世界大戰(zhàn)后,科學(xué)家分析了為什么在和平時(shí)期訓(xùn)練有素的飛行員,在激戰(zhàn)中往往會(huì)犯下簡(jiǎn)單卻致命的錯(cuò)誤。直到近些年,隨著大腦成像技術(shù)的廣泛應(yīng)用,人們才逐漸了解到大腦中發(fā)生了什么。大腦掃描發(fā)現(xiàn),前額葉皮層中的神經(jīng)活動(dòng)非常密集,這說(shuō)明大腦的這個(gè)控制中樞非常容易受到影響。
在復(fù)雜的大腦結(jié)構(gòu)中,前額葉皮層所處的特殊位置決定了它對(duì)壓力具有很強(qiáng)的敏感性。它是大腦中進(jìn)化最完全的區(qū)域,占了人類大腦皮層的三分之一,這個(gè)比例高于其他任何靈長(zhǎng)類動(dòng)物。前額葉皮層的成熟過(guò)程也比其他大腦區(qū)域緩慢,青春期后才能發(fā)育完全。這個(gè)區(qū)域包含許多負(fù)責(zé)抽象思維的神經(jīng)回路,能使我們集中注意力,堅(jiān)持完成工作任務(wù),同時(shí)將信息儲(chǔ)存在我們的工作記憶里。由于儲(chǔ)存了短時(shí)工作記憶,我們?cè)谧黾臃ㄟ\(yùn)算時(shí),前額葉皮層可以幫助我們記住上一步運(yùn)算結(jié)果。而作為一個(gè)心理活動(dòng)的控制單元,前額葉皮層還能抑制不適宜的想法和行動(dòng)。
前額葉皮層的功能是通過(guò)一種錐體細(xì)胞(pyramidal cell,一種錐形神經(jīng)元)組成的龐大內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種神經(jīng)元還會(huì)與控制情緒、欲望和日常習(xí)慣,距離相對(duì)較遠(yuǎn)的大腦區(qū)域相連。當(dāng)我們平時(shí)比較放松時(shí),上述網(wǎng)絡(luò)里的神經(jīng)回路會(huì)正常運(yùn)行:工作記憶會(huì)提醒我們,要及時(shí)著手于下周就該完成的任務(wù);而某些神經(jīng)回路將向大腦的低級(jí)部位發(fā)出信號(hào),提醒我們不要貪杯;還有的神經(jīng)回路會(huì)發(fā)出信息,傳遞到位于大腦深處、控制恐懼反應(yīng)的杏仁體,讓我們不至于擔(dān)心正要??吭谌诵械肋吷系拇罂ㄜ?chē)會(huì)迎面撞來(lái)。
要使這個(gè)網(wǎng)絡(luò)一直正常運(yùn)行是很困難的,每當(dāng)壓力增大時(shí),即便是神經(jīng)化學(xué)環(huán)境發(fā)生細(xì)微變化,都會(huì)阻礙網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸。一旦面對(duì)壓力,大腦中就會(huì)充滿讓人興奮的激素,比如去甲腎上腺素和多巴胺,它們是由腦干的神經(jīng)元釋放出來(lái)的,這些神經(jīng)元伸出的軸突貫穿整個(gè)大腦。前額葉皮層中,這類化學(xué)物質(zhì)的增加會(huì)弱化神經(jīng)元間的連接點(diǎn)——突觸的功能,使神經(jīng)元不能正常放電。于是,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變得不那么活躍,我們調(diào)節(jié)自身行為的能力開(kāi)始減弱。當(dāng)下丘腦控制的腎上腺將應(yīng)激激素皮質(zhì)醇釋放到血液,并由血液輸送到大腦時(shí),情況會(huì)變得更糟糕。在這種情況下,自我控制將依賴于一種很微妙的平衡。
“沉著冷靜”實(shí)際上是對(duì)我們一種基本生理現(xiàn)象的描述。前額葉皮層中的神經(jīng)回路,可以讓工作記憶始終專注于我們當(dāng)前的任務(wù),防止大腦深處產(chǎn)生的大量神經(jīng)遞質(zhì)引發(fā)恐慌。
20年前,我們?cè)_(kāi)展過(guò)一項(xiàng)研究,希望弄清楚屏蔽前額葉皮層的功能到底難不難。安斯頓(本文作者之一)和耶魯大學(xué)帕特里西亞?高曼-拉??耍≒atricia Goldman-Rakic,已故)在一項(xiàng)動(dòng)物研究中首先闡明,在緊張狀態(tài)下,神經(jīng)化學(xué)信號(hào)的改變,是如何快速“關(guān)閉”前額葉皮層功能的。該研究表明,在前額葉皮層中,當(dāng)神經(jīng)元受到大量神經(jīng)遞質(zhì)或應(yīng)激激素的刺激時(shí),神經(jīng)元間的連接就會(huì)中斷,神經(jīng)元的活性也會(huì)受到抑制。
與此相反,大腦深處的區(qū)域這時(shí)會(huì)對(duì)行為有著更強(qiáng)的控制力。多巴胺會(huì)被傳送到大腦深處的一系列結(jié)構(gòu)(統(tǒng)稱為基底神經(jīng)節(jié))中,它們能調(diào)控我們的欲望、日常情緒和運(yùn)動(dòng)反應(yīng)?;咨窠?jīng)節(jié)可以讓我們?cè)隍T自行車(chē)時(shí),不會(huì)從車(chē)上摔下來(lái),但也會(huì)讓我們對(duì)一些東西上癮,比如擋不住冰激凌的誘惑。
2001年,荷蘭格羅寧根大學(xué)的本諾?盧森達(dá)爾(Benno Roozendaal)和美國(guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校的詹姆斯?麥高(James McGaugh)及同事在大腦的另一個(gè)古老區(qū)域——杏仁體中,也發(fā)現(xiàn)了相似的變化。當(dāng)受到去甲腎上腺素、多巴胺和皮質(zhì)醇刺激時(shí),杏仁體不僅會(huì)提醒神經(jīng)系統(tǒng)中的其他部位做好準(zhǔn)備,應(yīng)對(duì)威脅,還會(huì)加強(qiáng)和恐懼等情緒相關(guān)的記憶。
科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)將研究延伸到人類。這些研究表明,由于遺傳因素或者曾受到了較大的壓力,一些人要比別人更加脆弱。當(dāng)多巴胺和去甲腎上腺素“關(guān)閉”了前額葉皮層掌管高級(jí)認(rèn)知功能的神經(jīng)回路時(shí),這兩種神經(jīng)遞質(zhì)將通常會(huì)被酶分解,以保證神經(jīng)回路不會(huì)“關(guān)閉”很長(zhǎng)時(shí)間。于是,當(dāng)壓力減小時(shí),神經(jīng)回路就可以恢復(fù)正常。但有一種基因突變會(huì)削弱這些酶的功能,讓攜帶這種突變的人更易受到壓力的影響,甚至患心理疾病。同樣,一些環(huán)境因素也會(huì)讓人變得更脆弱,例如鉛中毒時(shí),人會(huì)意識(shí)模糊,就像受到了較大的壓力。
還有一些研究則想弄清楚,當(dāng)前額葉皮層連續(xù)幾天甚至幾周受到刺激,會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)。在長(zhǎng)期壓力下,低級(jí)情感中樞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)似乎有所擴(kuò)張,而負(fù)責(zé)邏輯推理的區(qū)域則開(kāi)始萎縮。在這些情況下,杏仁體神經(jīng)元中用來(lái)接收信號(hào)的樹(shù)突逐漸變大,而前額葉皮層中的神經(jīng)元樹(shù)突則萎縮了。美國(guó)西奈山醫(yī)學(xué)院的約翰?莫里森(John Morrison)和同事發(fā)現(xiàn),一旦壓力消失,前額葉神經(jīng)元的樹(shù)突會(huì)再生,但如果壓力過(guò)大,這種再生能力就會(huì)消失。辛哈(本文作者之一)在人類中找到的證據(jù)表明,大腦前額葉灰質(zhì)的萎縮程度與我們承受的壓力有關(guān)。
一系列分子水平上的變化,使得我們?cè)趬毫γ媲案哟嗳酰€可能導(dǎo)致抑郁、成癮和焦慮等癥狀,包括創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等。性別也可能是一個(gè)重要因素,決定了我們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)壓力。女性體內(nèi)的雌性激素可能會(huì)增強(qiáng)她們的敏感性。例如馬緒爾(本文作者之一)和同事發(fā)現(xiàn),面對(duì)生活壓力時(shí),女性往往比男性更容易意志消沉。和男性相比,她們更難擺脫成癮行為,比如吸煙。對(duì)于男性來(lái)說(shuō),壓力的作用更多體現(xiàn)在讓欲望加劇,以及誘發(fā)不良習(xí)慣,后者是由基底神經(jīng)節(jié)所調(diào)控的。
現(xiàn)在,我們?nèi)匀恍枰嗟难芯?,?lái)弄清楚壓力是怎樣影響前額葉皮層的自我控制能力。一些研究者正在研究其他的一些神經(jīng)化學(xué)物質(zhì),看它們是如何影響前額葉皮層的。英國(guó)劍橋大學(xué)的特雷弗?W?羅賓斯(Trevor W. Robbins)和安吉拉?羅伯茨(Angela Roberts)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)正在研究5—羥色胺,希望弄清楚這種和抑郁密切相關(guān)的物質(zhì),是否會(huì)通過(guò)在前額葉皮層中的一些作用,來(lái)調(diào)節(jié)壓力和焦慮情緒。
這些研究始終面臨不小的挑戰(zhàn),因?yàn)楦鶕?jù)當(dāng)前的倫理標(biāo)準(zhǔn),研究人員不能讓自愿者處于極端的心理壓力中,而且還得告知自愿者,他們可以隨時(shí)退出實(shí)驗(yàn)。由于自愿者對(duì)實(shí)驗(yàn)擁有這樣的控制力,就不能很好地模擬生活中的真實(shí)心理壓力。不過(guò),一些實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功模擬出了沒(méi)有人為因素影響的壓力反應(yīng),比如讓自愿者觀看驚悚電影,或像辛哈的團(tuán)隊(duì)那樣,讓自愿者回憶曾經(jīng)受到過(guò)的壓力。
不過(guò),有一個(gè)問(wèn)題仍然困擾著研究者:為什么大腦會(huì)擁有一套機(jī)制,來(lái)減弱自己的高級(jí)認(rèn)知功能。我們也沒(méi)有確切答案,但如果附近的灌木叢中潛伏著一頭猛獸,那些原始反應(yīng)可能有助于我們逃過(guò)一劫——當(dāng)你在森林中看到一頭老虎,身體突然僵硬不動(dòng),老虎就可能看不到你,這種反應(yīng)可比記住某首名詩(shī)更有用。
我們大腦的高級(jí)功能網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行緩慢,擅長(zhǎng)深思熟慮,而當(dāng)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功能被抑制時(shí),原始的神經(jīng)回路就能在危險(xiǎn)情況下及時(shí)制止我們,或讓我們快速逃離。在現(xiàn)代社會(huì),當(dāng)我們面對(duì)危險(xiǎn)時(shí),這些機(jī)制可能起著相似的作用。比如,當(dāng)一個(gè)魯莽的司機(jī)超車(chē)時(shí),我們會(huì)及時(shí)踩下剎車(chē)。但是,如果我們一直生活在這種狀態(tài)中,前額葉皮層的功能就會(huì)不斷減弱,造成嚴(yán)重后果,特別是當(dāng)親人身患重病,我們需要經(jīng)過(guò)利弊權(quán)衡,作出重要決定時(shí),或者是在極短的時(shí)間內(nèi),要完成一個(gè)重要項(xiàng)目時(shí)。
奪回大腦的控制權(quán)
對(duì)于焦慮的機(jī)制,隨著認(rèn)識(shí)的不斷加深,我們可以設(shè)計(jì)出一些方案,來(lái)保持神經(jīng)控制中心的平穩(wěn)運(yùn)行??茖W(xué)家希望,弄清楚使大腦由“思考型”退化到“反射型”思維模式的分子機(jī)制,可以由此找到治療應(yīng)激障礙的有效方法。一些結(jié)果印證了我們此前所知道的一些信息。急救訓(xùn)練或是服兵役,實(shí)際上都是為了讓基底神經(jīng)核或其他大腦結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)求生所必需的自發(fā)反應(yīng)。動(dòng)物研究表明,心理控制意識(shí)始終是我們是否會(huì)在壓力下崩潰的決定性因素——對(duì)于軍人或急救醫(yī)師來(lái)說(shuō),這種意識(shí)已經(jīng)是第二天性。在聽(tīng)眾面前從容自信的人,公開(kāi)演講會(huì)讓他們興奮無(wú)比,而其他人則會(huì)感到恐慌,腦子里一片空白。
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在青春期時(shí)就能成功面對(duì)一般壓力的小動(dòng)物,在成長(zhǎng)過(guò)程中能更好地處理各種壓力。類似地,在對(duì)人類的研究中發(fā)現(xiàn),成功面對(duì)各種挑戰(zhàn)的經(jīng)歷能夠增強(qiáng)人類自身的適應(yīng)能力。相反,如果小孩在壓力下不斷受挫的話,那么長(zhǎng)大后,他們面對(duì)壓力時(shí)往往會(huì)更加敏感,更容易被各種負(fù)面情緒所困擾。
新的治療手段會(huì)逐漸涌現(xiàn)出來(lái)。哌唑嗪(prazosin)是一類用于治療高血壓的藥物,它能阻止去甲腎上腺素的負(fù)面作用,這種藥物正在患有創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙的老兵和平民接受測(cè)試。哌唑嗪也許還能治療嗜酒和一定程度的強(qiáng)迫購(gòu)物癥。最近,美國(guó)耶魯大學(xué)的雪莉?麥基(Sherry McKee)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),另外一種治療高血壓的藥物胍法辛(guanfacine)能抑制某些壓力反應(yīng),加強(qiáng)前額葉皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能,幫助壓力狀態(tài)下的人戒煙(對(duì)于治療青少年注意力障礙的緩釋型胍法辛,Shire醫(yī)藥公司要向安斯頓和耶魯大學(xué)支付專利費(fèi),但對(duì)于治療成人的普通胍法辛卻不支付專利費(fèi))。此外,許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)證實(shí),放松、深呼吸、冥思等行為療法也能降低壓力的影響。
我們?nèi)绾尾拍芸刂谱约耗兀炕蛟S,了解了大腦在壓力下的反應(yīng)模式,我們就能夠增強(qiáng)自身的控制力。下次,當(dāng)你參加考試或進(jìn)行公開(kāi)演講,大腦一片空白時(shí),你就可以暗示自己:“這是大腦想讓我虎口脫險(xiǎn)。”這樣,即使你找不到正確的答案或者是恰當(dāng)?shù)脑~語(yǔ),你的臉上也會(huì)洋溢出滿足的笑容。
參考資料:
Stress Signalling Pathways That Impair Prefrontal Cortex Structure and Function. Amy F. T. Arnsten in Nature Reviews Neuroscience, Vol. 10, pages 410–422; June 2009.
Can’t Remember What I Forgot: Your Memory, Your Mind, Your Future. Sue Halpern. Three Rivers Press, 2009.
Prefrontal Cortical Network Connections: Key Site of Vulnerability in Stress and Schizophrenia. Amy F. T. Arnsten in International Journal of Developmental Neuroscience, Vol. 29, No. 3, pages 215–223; 2011.
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