Ученые Йельского университета открыли, как стресс изменяет мозг и делает воспоминания сильнее

Стресс влияет не только на то, как мы себя чувствуем. Он также может изменить то, что мы помним, особенно когда опыт эмоционально интенсивный или личностно значимый. Ученые давно знают, что кортизол, гормон, выделяемый во время стрессовых ситуаций, может укреплять эмоциональные воспоминания. Однако то, как именно это происходит в мозге, оставалось менее ясным.

Исследователи Йельского университета теперь обнаружили важные закономерности. Их исследование показывает, что кортизол укрепляет эмоциональные воспоминания, изменяя функционирование и взаимодействие сетей мозга, связанных с эмоциями и памятью. Полученные результаты дают более глубокое понимание того, почему одни переживания оставляют такие мощные впечатления, а другие быстро забываются.

"Мы все испытываем стресс, и моя лаборатория интересуется тем, как стресс может быть полезным", - сказала ведущий автор исследования Элизабет Голдфарб, доцент психиатрии в Медицинской школе Йельского университета и психологии в Факультете искусств и наук.

Предыдущие исследования, проведенные как на людях, так и на грызунах, показали, что стресс и кортизол могут улучшить память об эмоциональных событиях. Ученые также знают, что определенные области мозга, включая миндалину, играют важную роль в этом процессе. Миндалина особенно важна для обработки эмоций и определения опытов, которые могут быть значимыми.

Однако точное определение того, как кортизол укрепляет воспоминания, оказалось сложной задачей. Многие области мозга участвуют в нескольких психических функциях, что затрудняет определение того, влияет ли гормон на эмоциональные реакции, формирование памяти или оба процесса одновременно.

"Формирование воспоминаний об эмоциональных переживаниях включает различные процессы в мозге: во-первых, восприятие опыта как эмоционального или интенсивного, и во-вторых, кодирование этого опыта в долгосрочную память", - сказала Голдфарб, которая также является членом Института Ву Цай Йельского университета, междисциплинарной исследовательской инициативы, изучающей познание.

Исследователи захотели рассмотреть эти процессы отдельно, чтобы определить, как кортизол влияет на способность мозга распознавать эмоциональное значение и сохранять переживание как долгосрочное воспоминание.

Для исследования команда Йельского университета провела эксперимент, в ходе которого участники принимали таблетку, содержащую либо гидрокортизон, форму кортизола, либо неактивное плацебо. Затем они просматривали серию изображений во время функциональной МРТ (fMRI) сканирования.

Эта технология визуализации измеряет изменения кровотока и уровней кислорода, связанные с деятельностью мозга, позволяя исследователям определить, какие области мозга более активны во время различных задач.

Пока участники рассматривали изображения, они сообщали о своих эмоциональных реакциях на каждое изображение. На следующий день исследователи проверили, насколько хорошо они запомнили то, что видели.

Каждый человек пройдел эксперимент дважды - один раз после получения гидрокортизона и один раз после получения плацебо. Исследование использовало двойную слепую схему, что означает, что ни участники, ни экспериментатор не знали, какое вещество было введено во время конкретной сессии.

Этот подход позволил ученым сравнить реакцию мозга одного и того же человека с дополнительным кортизолом и без него.

Одно из самых важных достижений исследования пришло из способа анализа сканирования мозга, использованного исследователями.

Ученые часто изучают показатель, называемый функциональной связью, который описывает, насколько тесно активность в разных частях мозга колеблется вместе. Когда две области демонстрируют синхронизированные паттерны активности, это может указывать на то, что они участвуют в связанных процессах.

Традиционно изучение этих связей требует нескольких минут данных сканирования мозга. Вместо этого команда Йельского университета анализировала функциональную связь во время отдельных испытаний, продолжающихся всего около пяти секунд.

Используя эти короткие снимки, исследователи проверили, могут ли паттерны активности мозга предсказать два различных результата: насколько эмоционально интенсивным участники считали изображение и будут ли они помнить это изображение на следующий день.

Подход сработал для обоих. Определив паттерны, связанные с эмоциональной интенсивностью и формированием памяти отдельно, ученые смогли рассмотреть, как кортизол влиял на каждую сеть и взаимодействие между ними.

Это дало исследователям более детальную картину изменяющейся активности мозга, связанной с формированием эмоциональной памяти.

Во-первых, кортизол улучшил способность участников помнить эмоционально значимые переживания, подтвердив то, что предполагали более ранние исследования.

Во-вторых, и что более важно, гормон укрепил эмоциональную память через четкие изменения в сетях мозга, ответственных за обработку эмоций и формирование памяти.

В сетях, связанных с эмоциями, кортизол создал более последовательные паттерны активности и увеличил их участие. Это предполагает, что гормон помог мозгу более сильно и надежно реагировать на эмоциональное значение переживания.

В сетях памяти кортизол оказал другой эффект. Он сделал их паттерны активности более специализированными для эмоциональной информации, что предполагает, что мозг корректировал способ кодирования эмоционально значимых переживаний.

Гормон также увеличил координацию между сетями, связанными с эмоциями и памятью. Другими словами, кортизол, похоже, помог этим различным системам мозга работать вместе более эффективно при обработке опытов, несущих эмоциональный вес.

Вместе эти выводы предполагают, что стресс укрепляет эмоциональные воспоминания через несколько взаимодействующих механизмов мозга, а не через единственную область или процесс.

Результаты помогают объяснить, почему стресс не обязательно улучшает память на все. Вместо этого его преимущества, похоже, избирательны, делая переживания, которые кажутся особенно интенсивными или значимыми, более вероятными для запоминания.

Исследователи полагают, что это отражает способность мозга адаптироваться к стрессовым ситуациям, отдавая приоритет информации, которая может быть важной.

"Реакции на стресс фундаментально адаптивны и могут помочь вам сформировать сильные воспоминания - но это специфично для переживаний, которые вы считаете эмоционально интенсивными или значимыми", - сказала Голдфарб. "Это частично связано с тем, что ваш мозг увеличивает участие сетей, отслеживающих эмоциональную интенсивность. Итак, если вы испытываете стресс и пытаетесь чему-то научиться, может быть полезно подумать о захватывающих элементах или сильных чувствах, связанных с тем, что вы изучаете."

Эти выводы также указывают на потенциально полезное понимание обучения. Связь информации с чем-то захватывающим, личностно важным или эмоционально увлекательным может облегчить запоминание, особенно во время стрессовых ситуаций.

Вместо того чтобы просто нарушать память, стресс иногда может помочь мозгу определить, какие переживания заслуживают особого внимания, и укрепить сети, задействованные в их сохранении.

Другие исследователи Йельского университета, участвовавшие в исследовании, включают Раджиту Синха, профессора психиатрии Foundations Fund Endowed и профессора в Центре изучения ребенка и нейробиологии в Медицинской школе Йельского университета (YSM), и Тодда Констейбла, профессора радиологии и биомедицинской визуализации Elizabeth Mears и House Jameson и профессора нейрохирургии в YSM.

Материалы предоставлены Йельским университетом.