日常压力会关闭大脑的首席指挥中心

医学院的入学考试包含长达六个小时的数百道题目的狂轰滥炸，即使是做了最好的准备，也常常让应试者感到慌乱和焦虑。对于一些有抱负的医生来说，持续不断的压力会导致他们的推理能力减慢甚至完全关闭。这种体验——俗称怯场、大脑短路、紧张、焦虑、崩溃、空白、失常或其他十几个描述性术语——对于几乎所有在演讲中出错、遭遇写作障碍或在冗长的考试中苦苦挣扎的人来说都太熟悉了。

几十年来，科学家们认为他们了解测试或战场交火期间大脑中发生了什么。近年来，另一条研究路线为压力的生理学带来了全新的视角。对压力的反应不仅仅是一种原始反应，它影响大脑中从蝾螈到人类等多种物种共有的部分。事实上，压力会削弱我们最高级的智力，即灵长类动物大脑中发展最完善的区域。

旧教科书解释说，下丘脑是一种进化上古老的结构，位于大脑底部，它通过触发垂体和肾上腺分泌一波激素来对压力做出反应，从而使心跳加速、血压升高和食欲下降。现在的研究揭示了前额叶皮层的意外作用，前额叶皮层是位于前额正后方的区域，作为控制中心，调节我们最高的认知能力——包括注意力集中、计划、决策、洞察力、判断力和检索记忆的能力。前额叶皮层是大脑中最近进化出的部分，它对即使是暂时的日常焦虑和担忧也非常敏感。

支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章，请考虑支持我们屡获殊荣的新闻报道，方式是 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保未来能够继续刊登关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。

当一切进展顺利时，前额叶皮层充当控制中心，抑制我们低级的本能情绪和冲动。新的研究表明，急性的、无法控制的压力会引发一系列化学事件，削弱前额叶皮层的影响，同时增强大脑中较旧部分的主导地位。本质上，它将对思想和情感的高级控制权从前额叶皮层转移到下丘脑和其他早期进化出的结构。随着较旧的部分接管，我们可能会发现自己要么被瘫痪性的焦虑所吞噬，要么受到我们通常设法控制的冲动的支配：沉迷于过量的食物、饮料、药物或在当地专卖店疯狂消费。简而言之，我们会失控。

人们越来越认识到，急性压力会严重损害人脑中较高“执行”区域的功能，这引起了研究人员的兴趣。他们现在不仅试图了解当你僵住时你的大脑中发生了什么，还在开发行为和药物干预措施来帮助你保持镇定。

注意紧张情绪

我们为什么会失控几十年来一直让科学家着迷。二战后，研究人员分析了为什么和平时期技术娴熟的飞行员在激烈的战斗中会在操纵飞机时犯下简单但致命的错误。人类头骨额骨后发生了什么仍然是一个谜，直到相对较新的神经影像技术的出现。在大脑扫描仪中，前额叶皮层的活跃活动为了解大脑的主控制器是多么脆弱提供了线索。

前额叶皮层对压力如此敏感，是因为它在大脑结构等级中的特殊地位。它是进化程度最高的大脑区域，在人类中所占比例比其他灵长类动物更大，占人类皮层的整整三分之一。它的成熟速度比任何其他大脑区域都慢，并且只有在青少年时期过后才能完全成熟。前额叶区域容纳了抽象思维的神经回路，使我们能够集中注意力并专注于任务，同时将信息存储在工作记忆的心智草图中。这个临时记忆存储区域的运作方式是让我们“记住”诸如在执行加法运算时需要结转到下一列的数字之和等信息。作为心理控制单元，前额叶区域还可以抑制不适当的想法和行为。

神经执行中心通过三角形神经元（称为锥体细胞）之间的广泛内部连接网络发挥作用。这些神经元还向大脑的更远处发送连接，控制我们的情绪、欲望和习惯。当没有压力时，该网络中的回路会愉快地嗡嗡作响。工作记忆提醒我们开始做下周到期的作业，而其他回路则向下丘脑区域发送信息，表明最好不要再喝第二杯酒。同时，向杏仁核（控制恐惧反应的深层大脑结构）发送的信息提供了保证，即在人行道上走近的巨大身躯不会砸到你的脸上。

保持这个网络正常运作可能是一个脆弱的过程——当压力来袭时，即使神经化学环境的微小变化也会立即削弱网络连接。为了应对压力，我们的大脑会充斥着诸如去甲肾上腺素和多巴胺等唤醒化学物质，这些物质由脑干中的神经元释放，并向整个大脑发送投射。前额叶皮层中这些信号化学物质水平升高会关闭神经元放电，部分原因是暂时削弱神经元之间的连接点或突触。网络活动减弱，调节行为的能力也随之减弱。随着肾脏附近的肾上腺在下丘脑的指令下，将应激激素皮质醇喷射到血液中并将其发送到大脑，这些影响只会变得更糟。在这种情况下，自我控制取决于微妙的平衡。

“保持冷静”是一种准确表达潜在生物过程的说法。前额叶皮层的神经机制——及其调动工作记忆以保持专注于手头任务的能力——可以阻止大脑深处产生的神经递质级联反应引发恐慌的情绪潮汐。

我们阐明前额叶皮层有多容易被关闭的研究始于大约30年前。我们中的一位（阿恩斯滕）与已故的耶鲁大学的帕特里夏·戈德曼-拉基奇（Patricia Goldman-Rakic）进行的动物研究是最早阐明压力期间的神经化学变化如何迅速关闭前额叶功能的例子。该研究表明，前额叶皮层的神经元在暴露于大量神经递质或应激激素后会断开连接并停止放电。

相比之下，大脑深处的区域对我们的行为具有更强的控制力。多巴胺到达一系列深层大脑结构，统称为基底神经节，它们调节渴望和习惯性的情绪和运动反应。基底神经节不仅在我们骑自行车而不摔倒时发挥作用，而且在我们沉迷于成瘾习惯时也发挥作用，例如那些让我们渴望禁忌冰淇淋的习惯。

2001年，现任荷兰拉德堡大学的本诺·鲁曾达尔（Benno Roozendaal）、加州大学欧文分校的詹姆斯·麦高（James McGaugh）及其同事在杏仁核（另一个较旧的大脑区域）中发现了类似的改变。在去甲肾上腺素和皮质醇的存在下，杏仁核会提醒神经系统的其余部分准备应对危险，并加强与恐惧和其他情绪相关的记忆。

这项研究现在扩展到人类。这些研究已开始表明，由于遗传构成或之前有压力暴露史，有些人似乎比其他人更脆弱。在多巴胺和去甲肾上腺素关闭前额叶区域中进行更高认知所需的回路后，酶通常会分解神经递质，从而使关闭不会持续存在。这样，当压力消退时，我们可以恢复到基线。某种基因形式会削弱这些酶，使人们更容易受到压力的影响，并且在某些情况下，还会患上精神疾病。同样，环境因素也会增加脆弱性；例如，铅中毒可以模拟压力反应的各个方面并损害认知能力。

其他研究仍然关注对前额叶皮层的攻击持续数天或数周时会发生什么。慢性压力似乎会扩大我们较低的情绪中心中神经元之间错综复杂的连接网络，而灵活、持续推理过程中参与的区域——从伊曼努尔·康德的哲学到微积分——开始萎缩。在这些条件下，原始杏仁核中的分支、信号接收树突扩大，而前额叶皮层中的树突缩小。西奈山伊坎医学院的约翰·莫里森（John Morrison）及其同事已经表明，如果压力消失，前额叶树突可以重新生长，但如果压力特别严重，这种反弹能力可能会消失。我们中的一位（辛哈）在人类身上发现了这方面的证据，前额叶灰质的萎缩与压力暴露史有关。

这种分子事件链使我们更容易受到后续压力的影响，并且很可能导致抑郁症、成瘾和焦虑症，包括创伤后应激障碍。性别似乎是决定我们如何应对压力的一个因素。在女性中，雌激素可能会放大敏感性。例如，正如我们中的一位（马祖尔）及其同事所表明的那样，与男性相比，生活压力对女性构成更大的抑郁风险，并且更有可能降低对某些成瘾行为（如吸烟）的戒断率。在男性中，压力可能在加剧基底神经节介导的渴望和引发习惯性行为方面起更重要的作用。与特定生活压力源相关的反应被置于社会心理背景中，这种背景对于女性和男性也可能有所不同。在目前正在进行的前线医护人员应对与 COVID-19 大流行相关的健康风险的研究中，马祖尔及其同事发现，女性可能对这种经历有更高的压力相关症状发生率，她们的并发“背景压力”（如家庭或照顾责任和较低收入）的发生率也更高。这表明，对于女性而言，生物系统可能长期处于警戒状态，因此在应对重大生活压力时面临更大的挑战。

关于压力如何改变大脑的前额叶自我控制位置的更多工作仍有待完成。一些研究人员正在研究其他神经化学物质如何影响前额叶皮层。剑桥大学的特雷弗·W·罗宾斯（Trevor W. Robbins）和安吉拉·罗伯茨（Angela Roberts）正在研究血清素（在抑郁症中起关键作用）是否可能通过其在前额叶皮层中的作用来调节压力和焦虑。

这些研究仍然具有挑战性，因为现代人类实验的伦理标准规定，受试者不应暴露于极端心理压力的情境中，事实上，人类研究参与者被告知他们可以随时停止，这使他们能够以一种不模拟现实生活压力的方式控制实验情境。一些实验室已成功地通过让研究参与者观看令人不安的电影或像辛哈研究小组所做的那样，简要地想象他们自己的压力经历来挖掘他们的反应，从而模拟不受控制的压力的影响。

研究人员仍然困惑的一个问题是，为什么大脑具有削弱其最高认知功能的内置机制。我们仍然不确定，但当一只捕食性野生动物潜伏在灌木丛中时，触发这些原始反应或许可以挽救人类的生命。如果我们突然看到一只老虎在森林中闪耀，那么冻结以使动物看不到我们比记住威廉·布莱克的诗句要有用得多。

在没有我们缓慢、慎重的高级大脑网络的情况下，原始大脑通路可以让我们立即停下来或准备逃跑。当我们在现代世界面临危险时，这些机制可能发挥类似的作用——例如，当一个鲁莽的司机超车时，我们需要猛踩刹车。但是，如果我们保持这种状态，前额叶功能就会减弱，这在我们需要就亲人严重的医疗状况做出复杂决策或在紧张的期限内组织重要项目的情况下是一个毁灭性的障碍。

控制自己

对我们日益增长的对紧张情绪的理解的合理反应是设计策略来保持我们神经控制中心的完整性。科学家们希望，了解导致大脑从“反思”状态退化为“反射”状态的分子事件可能有助于更好地治疗压力障碍。其中一些见解证实了我们已经知道的。紧急情况或军事服务训练的全部意义在于教会基底神经节和其他大脑结构学习生存所需的自动反应。动物研究表明，对于士兵或急救医疗技术人员来说，成为第二天性的心理控制感仍然是决定我们在压力下是否崩溃的决定性因素。公众演讲使那些在观众面前感到自信的人感到兴奋。对于其他人来说，它只会引起恐惧，他们的头脑“一片空白”。

动物研究与训练新兵的日常活动相呼应，这些研究表明，如果青少年在青少年时期多次成功应对轻微压力，他们长大后将更有能力应对压力。同样，人类研究表明，成功应对具有挑战性的情况可以增强韧性。相反，如果儿童在这些经历中跌跌撞撞，他们长大后可能会变得对压力和抑郁症更加敏感并深受其害。

新疗法的线索可能正在慢慢从实验室中浮现出来。普拉唑嗪是一种用于治疗高血压的非专利药物，它可以阻断去甲肾上腺素的一些有害作用，似乎可以降低酒精渴望和消费量。2011年，耶鲁大学的雪莉·麦基（Sherry McKee）及其同事发现，另一种名为胍法辛的非专利降压药可以抑制一些压力反应并加强前额叶皮层网络，帮助人们在压力暴露期间抵制吸烟。（阿恩斯滕和耶鲁大学从 Shire Pharmaceuticals 获得了用于治疗儿童和青少年注意力缺陷多动障碍的缓释型胍法辛的专利使用费，但未获得本研究中成人使用的速释型药物的专利使用费。）此外，许多实验室已经表明，行为策略，如放松、深呼吸和冥想，可以减轻压力反应。

那么控制感呢？也许通过了解大脑如何对压力做出反应，您可能会获得增强的控制感。因此，也许下次当您参加考试或在公共场合演讲并且大脑一片空白时，您可以对自己说：“这只是我的大脑试图将我从老虎手中拯救出来。” 即使它没有带来正确的答案或措辞，它也可能会给您的脸上带来安慰的微笑。