Stres a pamięć. Czy stres może upośledzać zdolności pamięciowe?

 

Wstęp

 

Aby dobrze zrozumieć ten artykuł polecam wstępnie zapoznać się z wpisem, w którym omawiałem całą fizjologię stresu, czyli to, co tak naprawdę dzieje się w naszym organizmie kiedy się stresujemy. Ułatwi to znacznie zrozumienie niektórych terminów, jak i reakcji, które będę opisywał w poniższym artykule.

Niemniej kilka rzeczy powtórzę raz jeszcze. Stres jest naturalną i czasem wręcz pożądaną reakcją organizmu. Daje nam sygnał kiedy istnieje potencjalne zagrożenie. Umożliwia nam również podjęcie nagłego działania, które może okazać się niezwykle ważne i kluczowe. Odwołując się już nawet do dzisiejszego tematu, krótkotrwały stres może poprawiać pamięć. Tak, dobrze przeczytałeś. Jednak – co warte podkreślenia – mówimy tu o stresorze krótkotrwałym, który raczej powinniśmy nazwać stymulacją. Wzbudza on w nas bowiem koncentrację i czujność. W takim stanie jesteśmy zdolni o wiele więcej.

Aby to dobrze zrozumieć warto przypomnieć sobie dzień, w którym nic specjalnego się nie działo, prócz jakieś jednej niebezpiecznej/stresującej/ekscytującej sytuacji. Często jest tak, że pamiętamy właściwie wyłącznie tą jedną sytuacje, w której czuliśmy wzmożony stres, a także byliśmy bardziej czujni. Reszty dnia nie pamiętamy wcale, bądź jakieś pojedyncze chwile jak przez mgłę.

Podobnie można to zobrazować na podstawie przypadkowej historyjki. Genialnie przytoczył to prof. Sapolsky w swojej popularnej pozycji „Dlaczego zebry nie mają wrzodów”. Pisze on bowiem o pracy, w której dwóm grupom przeczytano podobną, mało ekscytującą historyjkę, różniącą się tym, że jedna w głównej części zawierała „ładunek emocjonalny”. Historia dotyczyła spaceru chłopca z matką do pracowni rentgenowskiej, a wersja z dodatkiem emocjonalnym w środku opowieści zawierała informację o tym, że chłopca w trakcie spaceru potrącił samochód, po czym oczywiście – jak w wersji klasycznej – udali się do pracowni rentgenowskiej. [1]

Po kilku tygodniach okazało się, że grupa z bardziej ekscytującym fragmentem pamiętała historyjkę lepiej, ale tylko w części, w której obecny był wspomniany ładunek emocjonalny.

 

Dlaczego się tak dzieje? Czemu krótkotrwały stres może wspomagać pamięć?

 

Otóż istnieją różne obszary w mózgu odpowiedzialne za wydobywanie i magazynowanie wspomnień. Należą do nich m.in. kora czołowa, ciało migdałowate, czy  też hipokamp, i to na tym ostatnim na razie się skupimy. [1]

Wskutek krótkiego i nagłego stresora, hipokamp zostaje „wprowadzony” w stan wzmożonej czujności i aktywności. Pojawiający się stresor przyczynia się do szybkiej dostawy glukozy do mózgu, co umożliwia neuronom pozyskanie większej energii i wspiera sprawniejsze zapamiętywanie. Współodpowiedzialny za te reakcje jest współczulny układ nerwowy, który to oczywiście ulega aktywacji w trakcie nagłego stresu.

Mówi się także o tym, iż umiarkowany wzrost stężenia glikokortykosteroidów, czyli hormonów uwalnianych w korze nadnerczy w następstwie aktywacji osi HPA, wpływa korzystnie na pamięć. Ma to miejsce w hipokampie, w którym umiarkowanie podwyższone stężenia tych związków ułatwiają proces długotrwałego wzmocnienia synaptycznego. [1]

Wspomina się również o jeszcze nie do końca poznanych mechanizmach, za pośrednictwem których te krótkie stresory o umiarkowanym natężeniu wprowadzają w większą wrażliwość receptory czuciowe. Wymagają one bowiem słabszej stymulacji w trakcie takiego stresora, aby wejść w stan pobudzenia i przekazywać dalej informacje do mózgu. Właśnie dlatego w tych nietypowych, ale i szczególnych warunkach, możesz  m.in. usłyszeć coś, na co normalnie raczej nie zwróciłbyś uwagi, czy też poczuć zapach, który unosi się z dala od Twojego obecnego położenia. [1]

 

 

 

 

 

Soplówka Jeżowata wspierająca pracę umysłową

No to jak to się w takim razie dzieje, że gdy stres się przedłuża, sytuacja może być kompletnie odwrotna?

 

Znowu sięgając do książki Sapolsky’ego, okazuje się, że hipokamp posiada dwa różne rodzaje receptorów glikokortykoidowych. Istotne jest to, że glikokortykosteroidy niemal dziesięciokrotnie lepiej wiążą się do jednego z nich (receptor charakteryzuje się wysokim powinowactwem) niż do drugiego. Oznacza to więc, że nieznaczne podniesienie poziomu glikokortykosteroidów spowoduje, że znaczna większość czynności tych hormonów hipokampie będzie zachodzić za pośrednictwem wspomnianych wcześniej receptorów o wyższym powinowactwie. Z kolei mając do czynienia z silnym stresorem, działanie glikokortykosteroidów będzie uzależnione od receptorów charakteryzujących się powinowactwem niższym. [1]

Na podstawie tych informacji, wiemy, że pobudzenie receptorów o wysokim powinowactwie będzie wtórować w dłuższym wzmocnieniu synaptycznym, natomiast aktywacja tych drugich będzie działała dokładnie odwrotnie. Jest to właśnie fundament często wspominanej w literaturze naukowej zasady „odwróconego U”, która oznacza, że wpływ stresu na pamięć może być zarówno korzystny, jak i negatywny, a wszystko zależy od tego o jakim stresie mówimy.

Idąc za ciosem, ciekawy przegląd oceniający wpływ stresu na pamięć został opublikowany przez Vogel i wsp. w 2016 roku. Badali oni głównie środowisko szkolne, czyli w szczególności uczniów.

 

 

(na rysunku grupa poddana łagodnemu stresorowi oznaczona została czerwonym piorunem)

 

 

Zauważyli oni bowiem, że stres upośledza wydobywanie informacji z pamięci. Uczestnicy wykonali zlecone im zadanie i nauczyli się lokalizacji pewnych obiektów na kartach (zadanie polegało na nauczeniu się lokalizacji wskazanych przez badaczy obiektów). Na następny dzień badani przeszli łagodną procedurę wywołania stresu lub procedurę kontrolną, bezstresową, tuż przed przywołaniem lokalizacji obiektów zapamiętanych dzień wcześniej. Uczestnicy grupy stresowej przypomnieli sobie znacznie mniej lokalizacji par kart w ciągu dnia 2 niż uczestnicy z grupy kontrolnej (w stosunku do ich wyników pierwszego dnia), co wskazuje, że stres przed testami retencji obniżył wydajność pamięci.

Spekuluje się także, że stres zakłóca nie tylko wydobywanie wspomnień z pamięci, ale także integrację nowych informacji z tymi już istniejącymi.

 

 

Pierwszego dnia uczestnicy zostali poinstruowani, aby zapamiętać różne historie przedstawione w krótkich klipach filmowych. Drugiego dnia uczestnicy przeszli albo łagodną procedurę wywoływania stresu (wskazywaną przez czerwony piorun), albo niestresową procedurę kontrolną, zanim przedstawiono im kwestionariusz dotyczący materiału badawczego z dnia 1. Co ważne, niektóre pozycje tego kwestionariusza zawierały błędne informacje o materiale badawczym (dezinformacja, zaznaczona na pomarańczowo). W trzecim dniu zadawano pytania wymuszonego wyboru, aby sprawdzić, czy dezinformacja została włączona do śladu pamięci materiału badawczego. W teście pamięci możliwe odpowiedzi były poprawnymi oryginalnymi informacjami, dezinformacja przedstawiona dzień wcześniej i inne błędne odpowiedzi (przynęty), na które nie powołano się w dniu 2. Ogólnie, uczestnicy częściej niż przynęty opowiadali się za dezinformacją, wykazując w ten sposób efekt dezinformacji. Krytycznie, zestresowani uczestnicy poparli mniej dezinformacji niż uczestnicy z grupy kontrolnej, co sugeruje, że stres zmniejszył modyfikację pierwotnej pamięci w drugim dniu. [2]

Ciekawa praca wnosząca interesujące spojrzenie na omawiany problem ukazała się w 2019 roku na łamach Frontiers in Psychology. Wówczas badacze sprawdzali na grupie 503 uczestników zwpływ wiązek stresu i lęku na pamięć roboczą. Co ważne, stres i lęk, mimo, iż są stanami odmiennymi, to w wielu przypadkach się pokrywają i często ciężko metodologicznie w publikacjach określić, czy uczestnicy zmagający się z lękiem, nie zmagają się także ze stresem i odwrotnie. Problem ten jest podkreślany przez samych autorów, aby mieć to na uwadze przy wyciąganiu wniosków z badań.

Badanie opierało się o kwestionariusze i zadania w formie online, co jest pewnym ograniczeniem pracy, jednakże autorzy słusznie zauważyli, że wyniki przeprowadzonych badań online, są porównywalne z wynikami uzyskanymi w tradycyjnych eksperymentach.

Przechodząc do samych wyników badania. Naukowcy nie zauważyli istotnej korelacji między stresem, a pamięcią. Odnotowali natomiast znaczne upośledzenie pamięci w grupie zwiększonego lęku. Niepokój korelował ujemnie zarówno z werbalną i wizualno-przestrzenną wydajnością pamięci operacyjnej.

Jak wspomniałem wcześniej, stres i lęk są częściowo nakładającymi się konstrukcjami, co znajduje również odzwierciedlenie w godnej uwagi korelacji między tymi miarami. Dlatego jest możliwe, że wyniki odnotowane przez badaczy dotyczące lęku, obejmowały również uczucie stresu. [3]

Zostając jeszcze przy lęku, dysponujemy obszerną metaanalizą z 2016 roku, której grupa badawcza wynosiła aż 22 061 osób. Sprawdzała ona czy lęk był może zaburzać pamięć roboczą.

Wykazała ona, że lęk był powiązany ze znacznym osłabieniem pamięci roboczej. Tzw. pojemność pamięci roboczej charakteryzowała się znacznie gorszymi pomiarami w grupach ze zwiększonym odczuwaniem lęku. [4]

Ciekawych publikacji dostarcza także przegląd z 2017 roku, opisujący wpływ stresu na cały organizm. Przytaczane są tam bowiem prace, w których m.in. u pacjentów z PTSD (zespół stresu pourazowego) po wykonaniu rezonansu magnetycznego, wykazano zmniejszenie objętości hipokampu wraz z efektami neurofizjologicznymi, takimi jak słaba pamięć werbalna. [5]

Dyskusyjne pozostają także publikacje, w których u pacjentów powszechne terapeutyczne dawki glikokortykosteroidów i deksametazonu powodowały problemy z pamięcią jawną.

Ponadto wracając raz jeszcze do książki „Dlaczego zebry nie mają wrzodów”, istnieją publikacje na modelach szczurzych, w których szczury poddane kilkutygodniowemu stresowi lub narażone na bardzo duże dawki glikokortykosteroidów, znacznie osłabiły swoje neurony w hipokampie. Aksony i dendryty, czyli niezbędne części neuronów do prawidłowej komunikacji nerwowej zaczęły się kurczyć i zanikać. W takich sytuacjach następuje rozłączanie połączeń synaptycznych, co zmniejsza złożoność sieci neuronowych. Okazuje się również, że po zakończeniu okresu stresującego, neurony mają zdolność do odbudowania swoich połączeń. [1]

Ciekawa wydaje się także sprawa neurogenezy, czyli powstawania nowych neuronów. Kiedyś sądzono, że w dorosłym mózgu nowe neurony już nie powstają, co jak wiadomo już od kilku lat, jest nieprawdą. Hipokamp jest bowiem jednym z dwóch miejsc w mózgu (drugim jest układ węchowy), którym powstają nową neurony. Dlaczego ciekawe? Ponieważ stres i duże stężenie glikokortykosteroidów może ją hamować. Sapolsky, znowu opisując model szczurzy, zapewnia, że u naszych małych przyjaciół wystarczy kilka godzin jednego lub drugiego.

 

 

Bacopa monnieri wspierająca pamięć

Sapolsky w swojej książce przytacza głównie badania na modelach zwierzęcych, w szczególności na szczurach, dlatego też ich bezpośrednie przekładanie na ludzi byłoby poważnym błędem. Jednak dowodzą one, że wyraźnie potrzeba dalszych, dobrze zaprojektowanych badań na ludziach. Pozostaje wiele pytań, na które nie mamy na dzień dzisiejszy zadowalających, bądź nawet jakichkolwiek odpowiedzi. Nie wiemy, czy w momencie ustąpienia stresu, proces neurogenezy zostaje wznowiony, a jeśli tak, to w jakim czasie? Nie wiemy jakie konsekwencje niesie za sobą zahamowany proces neurogenezy u osób dorosłych.

Pojawiają się także pewne komplikacje.

Przykładowo mówi się o pracach, w których osoby z PTSD wykazywały niższe niż normalnie poziomy glikokortykosteroidów, więc ich nadmiar teoretycznie nie może niszczyć hipokampa. Jednakże najprawdopodobniej u osób z PTSD i niskimi poziomami glikokortykosteroidów występuje wysoka wrażliwość na te hormony.

Sporo także wynika z korelacji, a nie ze związków przyczynowo-skutkowych. Nie wiemy więc dobrze, czy wysokie poziomy glikokortykosteroidów doprowadzają do zaniku hipokampa, czy może zanik hipokampa jest przyczyną wysokiego stężenia glikokortykosteroidów.

Sapolsky opisuje, że ogromnym problemem jest brak badań mózgów po ludzkiej śmierci. Wiele odpowiedzi na te i inne pytania mogłoby przy pomocy tych badań ujrzeć światło dzienne.

Podsumowanie

Podsumowując. Powiązania stresu z pamięcią są niezwykle fascynujące, jednak wymagają jeszcze wielu lat badań, aby móc mówić o twardych, rzetelnych dowodach. Potrzeba znacznie więcej dobrze zaprojektowanych badań na ludziach. Niezwykle pomocne mogłyby okazać się także badania mózgów po śmierci ludzi. Niesamowite, a jednocześnie przerażające i motywujące jest to jak dużo jeszcze nie wiemy.

 

Literatura:

 

1. Spolsky Robert M. Dlaczego zebry nie mają wrzodów. Psychofizjologia stresu. PWN. Warszawa. 2010.
2. Vogel S, Schwabe L. Learning and memory under stress: implications for the classroom. NPJ Sci Learn. 2016;1:16011. Published 2016 Jun 29. doi:10.1038/npjscilearn.2016.11
3. Lukasik KM, Waris O, Soveri A, Lehtonen M, Laine M. The Relationship of Anxiety and Stress With Working Memory Performance in a Large Non-depressed Sample. Front Psychol. 2019;10:4. Published 2019 Jan 23. doi:10.3389/fpsyg.2019.00004
4. Moran TP. Anxiety and working memory capacity: A meta-analysis and narrative review. Psychol Bull. 2016 Aug;142(8):831-864. doi: 10.1037/bul0000051. Epub 2016 Mar 10. PMID: 26963369.
5. Burzynska AZ, Ganster DC, Fanning J, et al. Occupational Physical Stress Is Negatively Associated With Hippocampal Volume and Memory in Older Adults. Front Hum Neurosci. 2020;14:266. Published 2020 Jul 15. doi:10.3389/fnhum.2020.00266