躯干的刺痛或与老板的紧张互动是你神经紧张的全部原因。账单堆积如山——当然——你的配偶还在为此责备你。你感觉好像有一份额外的重量压在你的心头。
所有熟悉的压力感都会占据你的思绪，将注意力缩小到你关注的领域。但它的影响不止于此——压力还会引起身体上的生理变化。在压力情况下，大脑中的警报系统会触发激素的释放，让你准备反击或逃离现场。除其他结果外，这些化学物质可能会升高血压、加快心率并使你呼吸加快。它们也可能会影响你的学习和记忆能力。
回想一下你在学校参加的考试。即使你疯狂地临时抱佛脚，你的考试表现也可能不尽如人意。也许关键的知识点 просто 从你脑海中溜走了——直到它们在几个小时后才不请自来地浮现在脑海中，为时已晚。对这种现象的一种可能的解释是压力：你的焦虑可能会损害你的回忆能力。
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这种推理听起来很简单，但事实证明，压力对记忆的影响出乎意料地微妙。研究表明，在某些情况下，心理压力实际上可能会提高回忆能力——但未必是你希望召唤来通过课程的事实。在考试期间难以记住信息的人通常对当时感受到的挫败感和尴尬感有强烈的记忆。情感丰富的经历——无论是积极的还是消极的——都非常牢固地锚定在记忆中。回忆一下你去年最生动的经历。它们很可能伴随着特别的快乐、痛苦或压力。
长期以来，研究人员一直在努力解开情绪和其他因素在压力记忆编码中的作用。在过去的几年里，我们和其他研究人员得出的结论是，压力的影响取决于其时间和持续时间：时刻的细节对于压力源是增强回忆还是阻碍回忆至关重要。而且记忆增强只在相对较短的时间内发生——超过某个窗口期，所有压力都会变得有害。了解不同生理反应之间的区别可能会带来新的治疗方法，可以减少甚至逆转压力对记忆的衰弱性影响。
混乱的记忆
2005年，德国杜塞尔多夫大学的 Sabrina Kuhlmann 和两位同事进行了一项实验，以测试压力对记忆的影响。他们想知道压力是否会影响对情感丰富或中性材料的回忆。这三位研究人员让19名年轻男性记忆一份包含30个单词的列表，这些单词具有积极、消极或中性的联想。第二天，心理学家对其中一些男性进行了特里尔社会压力测试，该程序让参与者经历一系列压力体验，包括向由三个人扮演公司经理角色的评审小组做求职演讲，然后为评审小组进行一些心算。不久之后，男性被要求回忆前一天学过的单词。结果：压力减少了男性能够回忆起的情感丰富单词的数量，尽管它没有影响他们对中性单词的记忆。
早期的实验发现，施用压力激素皮质醇会损害我们检索记忆的能力，但杜塞尔多夫的研究是第一个表明压力本身会对人类产生这种影响的研究，可能是通过触发皮质醇和其他激素的释放。这一发现可能有助于解释为什么感到压力的人——例如在考试或面试期间——有时难以记住重要的信息。结果还表明，情感激发性材料可能特别容易受到压力激素改变记忆的影响，可能是因为这些激素激活了杏仁核——杏仁核是大脑中在处理情绪中起关键作用的结构。
最初，该实验似乎与早期的研究结果相矛盾，后者报告称，在接受皮质醇或经历压力体验后，情感激发性材料的回忆得到改善。在一项2003年发表的研究中，加州大学欧文分校的 Larry Cahill 和他的同事要求48名男性和女性观看一系列情感丰富或中性的图像。紧随其后，一些参与者被要求将手浸入冰水中——这项测试会在大多数人身上引起不适并提高皮质醇水平。对照组则进行了无痛的温水浸手。一周后，两组都进行了记忆测试，经历过冷水治疗的人比对照组能够回忆起更多的图像。在两项研究中，压力都只对情感丰富的材料产生影响——但方式相反。
时间和空间上的汇聚
压力如何在一些实验中促进记忆，但在另一些实验中又会损害记忆呢？2006年，由荷兰阿姆斯特丹大学的 Marian Joëls 领导的一个研究团队提出了一个“统一理论”，以解决相互矛盾的报告。Joëls 和她的同事提出，只有当压力与需要记住的事件大约同时发生，并且当压力激素激活与事件激活的生物系统相同时，压力才会促进记忆。简而言之，他们推断，压力只有在“时间和空间上的汇聚发生时”才有助于记忆。
研究人员解释说，时间上的汇聚是指压力激素在事件发生期间或紧随其后释放。例如，在研究一系列图像后立即将手浸入冰水中，似乎会使这些图像在以后更令人难忘。但是，当压力激素在事件发生之前或相当长一段时间之后释放时，会产生相反的效果——就像在年轻男性在学习单词列表24小时后进行压力测试的研究中那样。
Joëls 团队提出的另一个要求——空间上的汇聚——发生在对压力的反应中释放的激素激活与要处理和存储的信息相同的神经回路时。然而，这些条件只有在压力是短暂的情况下才能增强记忆。如果压力是慢性的或重复的，有益效果就会消失。
Joëls 和她的同事还提出了压力如何对记忆产生这些相反影响的机制。身体对压力的反应分为两个阶段。首先，压力会启动激素和神经递质，通过加强脑细胞之间的连接来促进注意力和新记忆的形成。但正如火箭在高空发射第二级一样，激素皮质醇会在压力事件发生后大约一小时内启动第二个过程，皮质醇现在不再促进注意力，而是巩固记忆。这种激素会抑制处理任何与压力事件无关的信息。
压力反应的这两个不同阶段解释了为什么压力会对记忆产生如此相反的影响。最初，压力增强了感知和学习能力，但后来，压力阻碍了新信息的处理。根据这个模型，回忆起诸如考试迟到之类的事件应该很容易，因为压力发生在体验期间。但记住考试期间的信息则更困难，因为参加考试的压力发生在学习信息之后几个小时或几天。
压力不仅影响我们在记忆中保留多少信息，还影响我们保留什么类型的信息。我们的记忆不像一个大抽屉，我们可以把我们经历和学到的一切都扔进去。相反，它更像一个巨大的文件柜，里面有许多抽屉和文件夹，每个抽屉和文件夹都包含不同类型的信息。其中一些文件——包括让我们能够访问生活经历的情景记忆——对压力极其敏感。另一方面，诸如骑自行车和打字等实用技能的记忆几乎不受压力的影响。这些不同的记忆系统并行工作，甚至可能相互竞争，压力在决定在任何给定时刻哪个记忆系统占上风方面发挥作用。
简单化的学习
为了测试压力对各种学习策略的影响，我们在2007年在德国特里尔大学进行了一项实验。我们向参与者展示了一个房间的三维模型，其中包含一把椅子、一盆盆栽植物和一张桌子，桌子上放着四张面朝下的牌。每个参与者玩了13次的游戏目的是通过从四张牌中选择“获胜”牌来赢得50美分。一半的玩家在玩纸牌游戏之前接受了特里尔社会压力测试。
所有玩家都不知道的是，获胜牌始终位于同一个位置——盆栽植物旁边的角落里。起初，玩家只是偶然地挑选了获胜牌。但随着游戏的进行，参与者使用了两种策略之一。一些玩家在空间上定位自己，使用房间中各种物体之间的关系——例如门、窗户和挂在墙上的钟表——作为获胜牌可能位于何处的线索。其他玩家使用了“刺激反应”策略：他们寻找获胜牌和房间中另一个物体之间的简单关联。我们很容易通过移动植物并将获胜牌放在四个位置中的两个位置来测试受试者正在使用哪种策略——植物新位置旁边和先前获胜牌所在的角落。如果玩家选择了始终位于获胜角落的牌，我们得出结论，他正在使用空间学习策略。另一方面，选择现在重新定位的植物旁边的牌的玩家可能正在使用刺激-反应学习策略。
结果显示，未参加压力测试的参与者更有可能使用更灵活但更费脑力的空间学习策略。在压力下，几乎所有参与者都退回到更简单的刺激-反应策略。
这些结果和其他研究的数据表明，压力以牺牲灵活性为代价简化了我们的学习行为，使我们更难将我们的知识应用于新情况。例如，如果建筑物内响起火警，你可能会发现你只能记住你通常沿着左边的第一条走廊到达主入口。但是，如果主入口被堵塞，你需要通过侧门找到出路，那么这种知识就没什么用处了。
2009年，我们证实了压力下大脑倾向于僵化的“习惯”记忆而不是更灵活的“认知”记忆的假设。我们让一半的受试者接受了几分钟的冰水压力治疗，而对照组的参与者则将手浸入温水中。之后，每个人都被要求通过点击电脑屏幕上的符号在巧克力牛奶和橙汁之间做出选择。参与者很快学会了哪些符号会提供他们选择的饮料，但随后我们通过给他们喂食巧克力布丁或橙子来破坏了他们的食欲。
当他们继续选择饮料时，吃过巧克力布丁的对照组参与者避免了现在贬值的巧克力牛奶，而吃过橙子的参与者则避免了橙汁。但他们承受压力的对应组的反应却不同：即使参与者报告说对他们刚刚吃过的食物不再感兴趣，他们仍然继续点击与之相关的符号。他们已经成为习惯的受害者，在自动驾驶仪上运行。这种策略的进化优势显而易见——它使大脑能够专注于压力情况下更重要的事情。
鼠赛中的生活
对人类志愿者的测试可以帮助揭示压力对学习和记忆的影响，但动物实验也提供了线索。大鼠、小鼠、小鸡和其他脊椎动物会像我们一样释放激素和神经递质来应对压力。与人一样，动物也必须记住地点和事件：我昨天在哪里找到食物？我的巢穴在哪里？哪些地方是危险的，必须避开？对压力事件的可靠记忆对于生存至关重要。
科学家们已经设计了许多方法来测量动物的学习和记忆能力。一种常用的方法是苏格兰圣安德鲁斯大学的 Richard Morris 于 1984 年开发的，它是一种水迷宫——一个装满冷水的大盆。（与传统的迷宫不同，水“迷宫”没有分支通道。）放入盆中的大鼠看不到隐藏在水面下的小平台，但它们有很强的动力去找到它：它们找到平台的速度越快，就能越快地从冷水中出来。起初，放入水中的大鼠只是偶然地找到了平台。然而，经过反复测试，大鼠学会了利用墙壁上显眼的标记来快速找到平台。
使用水迷宫的研究表明，压力激素在大鼠和人类的学习过程中都起着重要作用。例如，1992 年，荷兰莱顿大学的 Melly S. Oitzl 和 E. Ronald de Kloet 证明，在没有压力激素的情况下，大鼠在水迷宫中的表现很差。在 Oitzl 和 de Kloet 移除大鼠的肾上腺（负责释放压力激素皮质酮（类似于人类皮质醇））后，动物需要更多的时间才能找到水下平台。研究人员在阻断大鼠大脑中的皮质酮受体后观察到了相同的效果。
但与人类一样，时机至关重要。正如当时在科罗拉多大学健康科学中心的 David M. Diamond 和三位同事在 1996 年的一项实验中表明的那样，独立于学习情境的压力会损害记忆。首先，他们训练大鼠在 14 臂径向迷宫的七个臂中寻找隐藏的食物。大约一个月后，大鼠很少访问没有食物的臂。然后实验开始了。一旦大鼠吃掉了七份食物中的四份，啮齿动物就会被从迷宫中取出，并被置于熟悉或有压力的环境中长达四个小时。在未受压力的老鼠返回迷宫后，它们并没有忘记在哪里可以找到剩余的三份食物，但受压力的老鼠在寻找食物时犯了更多的错误。
持续或强烈的压力甚至可能长期降低认知能力。2009 年，我们在慕尼黑马克斯·普朗克精神病学研究所的研究团队表明，与未受压力的同窝幼崽相比，在生命早期遭受慢性压力的小鼠在晚年进行的记忆测试中表现不佳。差异的原因深埋在大脑中。
更强的突触
记忆取决于大脑神经细胞之间的结构连接——神经冲动从一个细胞跳到另一个细胞的突触。特定的刺激，例如绿灯，会触发一系列信号，激活我们已经学到的东西：绿色表示通行。踩下油门。
学习会加强这些细胞连接。因此，信号更容易从一个神经细胞传输到其邻居——这个过程被称为长时程增强作用。这个过程使大脑能够存储和回忆信息。突触会随着时间的推移而变强或变弱，这取决于它们的刺激水平，而记忆反过来可以得到加强或被遗忘。
如果在适当的时机将压力激素施加到神经细胞上，它们可以持久地改善信号传输，并随之改善对特定事件或地点的记忆。但是，如果激素没有在正确的时间出现，神经细胞之间的连接就会相对较弱——对那一刻的记忆也更难访问。
专门的细胞粘附分子可能是细胞水平学习过程的关键。这些蛋白质连接两个神经细胞，稳定它们之间的突触，并使信号能够从细胞传输到细胞。细胞粘附分子在重建神经细胞之间的接触方面起着重要作用。它们还有助于使突触能够响应增加或减少的信号传输而改变强度。
最近的研究表明，压力会影响细胞粘附分子的产生，从而影响长期记忆。由瑞士洛桑联邦理工学院脑心研究所的 Carmen Sandi 领导的一个团队发现，压力会激活海马体中的神经细胞粘附分子 (NCAM)——海马体是大脑中对于学习新信息并将其巩固到长期记忆中至关重要的区域。通过基因操作抑制了 NCAM 激活的小鼠的学习和记忆能力受损。
通过更好地了解压力如何在细胞水平上影响记忆，我们或许能够开发出新的药物来治疗压力引起的认知障碍，甚至阿尔茨海默病。此类工作的一个例子是由欧盟资助的研究项目 MemStick，该项目正在研究细胞粘附的影响。该项目的假设很简单：如果细胞粘附分子负责形成或稳定突触，那么我们理论上应该能够开发出类似的物质，通过模拟这些分子的功能来恢复记忆。事实上，研究人员已经开发出一种 NCAM 的模拟肽——一种与分子一部分相似的小蛋白质。如果用这种肽治疗长期处于压力下的大鼠，它们表现出认知能力下降的程度有所降低。
这种成功为有一天新药将能够减少——甚至可能逆转——压力对记忆过程的负面影响提供了希望。甚至有可能开发出能够增强压力对记忆和回忆的积极影响的药物：想象一下一种可以帮助你轻松通过考试或面试的药丸。下次你感到生活、工作和爱情的压力向你袭来时，这种一线希望值得思考。