Стресс не всегда ухудшает память. В некоторых случаях он, наоборот, помогает мозгу сохранять особенно яркие и эмоционально значимые воспоминания. Учёные из Йельского университета выяснили, что гормон стресса кортизол изменяет взаимодействие между нейронными сетями, отвечающими за эмоции и запоминание. Это позволяет мозгу избирательно усиливать память о событиях, которые человек считает важными.
Исследователям давно известно, что стресс способен улучшать запоминание эмоциональных событий. Подобный эффект наблюдали как у людей, так и у грызунов. Однако оставалось непонятным, как именно кортизол воздействует на мозг: усиливает ли он эмоциональную реакцию, непосредственно улучшает формирование воспоминаний или влияет на оба процесса одновременно.
«Все мы испытываем стресс, и наша лаборатория стремится понять, каким образом он может приносить пользу», — объясняет Элизабет Голдфарб, доцент психиатрии и психологии Йельского университета, руководившая исследованием.
Формирование эмоциональных воспоминаний включает как минимум два отдельных процесса. Сначала мозг должен определить, насколько событие эмоционально насыщенно или значимо. Затем информацию необходимо сохранить в долговременной памяти.
В распознавании эмоциональной значимости важную роль играет миндалевидное тело — область мозга, участвующая в обработке эмоций. Но формирование воспоминаний зависит от работы сразу нескольких областей, причём многие из них одновременно выполняют и другие функции.
Поэтому учёные решили разделить эмоциональную оценку события и его последующее запоминание, чтобы выяснить, как кортизол влияет на каждый механизм.
Для этого они провели эксперимент с участием добровольцев. Перед просмотром изображений участники получали таблетку гидрокортизона — лекарственной формы кортизола — либо плацебо, не содержащее действующего вещества.
Затем добровольцам показывали серию картинок, одновременно наблюдая за активностью их мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии. Этот метод позволяет оценивать изменения кровотока и насыщения крови кислородом, связанные с работой различных областей мозга.
Во время просмотра участники оценивали собственную эмоциональную реакцию на каждое изображение. На следующий день исследователи проверяли, насколько хорошо они запомнили увиденное.
Каждый доброволец проходил эксперимент дважды: один раз после приёма гидрокортизона, другой — после плацебо. Исследование проводилось двойным слепым методом: ни участники, ни экспериментатор не знали, какое именно вещество было принято во время конкретного сеанса.
Благодаря такой схеме учёные могли сравнивать работу мозга одного и того же человека при дополнительном воздействии кортизола и без него, уменьшая влияние индивидуальных различий между участниками.
Особенностью исследования стал новый подход к анализу активности мозга.
Обычно для изучения взаимодействия различных мозговых областей используют показатель функциональной связности. Он отражает, насколько согласованно изменяется активность разных участков мозга. Если две области демонстрируют синхронные колебания, это может указывать на их совместное участие в определённом процессе.
Традиционно для такого анализа требуется несколько минут записи мозговой активности. Однако исследователи из Йельского университета сумели изучать функциональную связность в пределах отдельных испытаний, продолжавшихся всего около пяти секунд.
По этим коротким фрагментам активности они попытались предсказать две вещи: насколько эмоционально насыщенным участник считал изображение и сможет ли он вспомнить его на следующий день.
Оказалось, что характер работы нейронных сетей позволяет предсказывать оба показателя. Более того, учёные смогли отдельно определить особенности активности, связанные с эмоциональной оценкой изображения, и особенности, отвечающие за формирование долговременного воспоминания.
Это позволило проследить, как кортизол меняет работу каждой системы и согласованность между ними.
Результаты подтвердили, что кортизол улучшает запоминание эмоционально значимой информации. Но главным открытием стало то, что гормон воздействует на разные нейронные сети неодинаково.
В сетях, отвечающих за обработку эмоций, кортизол делал характер активности более устойчивым и последовательным, а также усиливал вовлечённость этих сетей в обработку информации.
По мнению исследователей, это означает, что мозг под действием гормона начинает более выраженно и последовательно реагировать на эмоциональную значимость происходящего.
В сетях памяти наблюдался другой эффект. Их активность становилась более специализированной для обработки эмоциональной информации. Иными словами, кортизол изменял способ, которым мозг кодирует события, имеющие особое значение для человека.
Но этим воздействие гормона не ограничивалось. Он также усиливал согласованность работы эмоциональных сетей и сетей памяти.
Получается, что кортизол не просто повышает активность отдельной области мозга. Он одновременно меняет работу нескольких систем и помогает им эффективнее взаимодействовать при обработке эмоционально насыщенных событий.
Именно сочетание этих изменений, по мнению авторов, объясняет, почему стресс способен делать определённые воспоминания особенно прочными.
При этом исследователи подчёркивают, что такой эффект распространяется далеко не на любую информацию. Стресс не превращает мозг в универсальный инструмент для лучшего запоминания всего подряд.
Преимущество получают прежде всего события, которые человек воспринимает как эмоционально интенсивные или лично значимые. Именно такие переживания мозг начинает обрабатывать и сохранять более активно.
Учёные считают, что это связано с приспособительной ролью стрессовой реакции. В напряжённых ситуациях мозгу может быть особенно важно выделить информацию, имеющую значение для человека, и надёжнее сохранить её на будущее.
«Стрессовые реакции по своей природе приспособительны и могут помогать формировать прочные воспоминания. Но это касается именно тех событий, которые вы воспринимаете как эмоционально насыщенные или значимые», — объясняет Голдфарб.
По её словам, такой эффект отчасти связан с тем, что мозг активнее задействует нейронные сети, отслеживающие эмоциональную интенсивность происходящего.
Результаты исследования позволяют по-новому взглянуть и на обучение в стрессовых условиях.
Если человеку необходимо запомнить новую информацию, эмоциональная вовлечённость может оказаться полезной. Например, можно попытаться найти в изучаемой теме что-то захватывающее или связать материал с сильными переживаниями и личными интересами.
«Если вы испытываете стресс и пытаетесь узнать что-то новое, возможно, стоит подумать о наиболее интересных элементах изучаемого материала или о сильных чувствах, которые он у вас вызывает», — советует Голдфарб.
При этом исследование не показывает, что стресс полезен для всех видов памяти или что его необходимо специально вызывать ради обучения. Обнаруженный эффект относится прежде всего к эмоционально значимой информации.
Главный вывод работы заключается в том, что стресс способен не только мешать когнитивным процессам, но и избирательно усиливать их. Под действием кортизола мозг перестраивает работу нейронных сетей таким образом, чтобы события, имеющие особое эмоциональное значение, с большей вероятностью сохранялись в долговременной памяти.
Исследование опубликовано в научном журнале Science Advances.
