张家港科技馆:如何保养大脑中的应激“刹车”系统

来源:科普时报 作者:刘 勇

2022-01-03

大脑是一尊构造极其复杂且精密运行的智能机器,我们一言一行、喜怒哀惧、意识想法都在其掌控之下。若这台机器运作失调,就会产生一系列的问题。了解大脑应激反应系统的运转机制,有助于我们管理自己的情绪,有效应对学习生活中的压力。

HPA轴:人体中的应激生物系统

脑科学家依大脑结构的职责,将大脑大致分为旧皮层、边缘系统、新皮层三个层级。旧皮层负责呼吸和心跳等生命基础,新皮层负责高级别的执行功能。处于新、旧皮层中间的区域称为边缘系统,负责情感、哺育、本能欲望、应对危机等,此区域由下丘脑、海马体、垂体、杏仁核、伏隔核等构成。“HPA轴”是指从下丘脑(Hypothalamus)到垂体(Pituitary)再到腰部的肾上腺(Adrenal)这条神经通路。HPA轴是被脑科学和临床医学研究最多的神经功能,许多与认知功能有关的比如记忆与情绪、精神障碍、二型糖尿病等都与HPA轴的功能紊乱有关。

HPA轴具有靶向促进与反向抑制功能

下丘脑类似一个意识筛选器,正常状态下它能防止大脑被巨量信息狂轰滥炸,当大脑侦测到可能的威胁或长期压力,下丘脑立即向垂体释放促肾上腺皮质激素释放激素(CRH),垂体收到CRH后释放促肾上腺皮质激素(ACTH)至血液中,并到达肾上腺,肾上腺分泌一种应激激素——皮质醇(Cortisol)。皮质醇使心跳加快,血压更高,肌肉获得更多血液,人可以在瞬间对威胁做出反应,比如逃跑或搏斗;皮质醇水平的适度上升使得身体和大脑处于高度警戒状态,让人思维清晰,专注度提升。反过来HPA轴也有反向抑制功能,当皮质醇分泌水平过高,则会发出反馈性抑制信号,使得垂体的ACTH及下丘脑的CRH激素分泌减少,确保HPA轴处于动态的平衡中。另外,大脑前额叶和海马体不但有记忆功能,而且也有抑制大脑过度反应的功能,就像刹车制动系统一样让我们的HPA轴稳定地工作。

儿童青少年要适当减负释压

实际上外界的威胁信息不会直接驱动HPA轴的应激反应,而是作用于HPA轴的驱动器杏仁核(Amygdala)。杏仁核是大脑中的警报系统,在危机时刻让人逃跑或战斗,这是生物进化的杰作。如果人长期处于焦虑或压力状态,也被杏仁核视为威胁,杏仁核这个HPA应激系统驱动器就一直在工作,杏仁核激活区会逐渐增大,并且更加敏感。比如焦虑患者的杏仁核极度活跃且容易被激活,时不时误报一些“威胁”信息,令焦虑症患者把自己当敌人,从而陷入无法自拔的漏斗陷阱中。

在现实生活中人们因长期压力造成的身体和脑内皮质醇水平过高,从而打破了HPA轴的运行平衡,进而产生焦躁、抑郁、内分泌失调等问题。皮质醇也被称为“死亡激素”,过高水平的皮质醇会杀死海马体与前额叶中的新生细胞,造成海马体与前额皮层区域的缩小,也就影响了脑的认知功能,包括记忆减退、注意力不集中、思维呆滞、情绪冲动等问题。因此,为正处于神经发展期的儿童青少年减负释压是科学且非常必要的举措。

如何科学释放压力

以生物学角度解释,杏仁核驱动HPA轴运作从而产生皮质醇,反过来皮质醇又增加了杏仁核的敏感度,打破平衡后压力无法解除,恶性循环不止。要打破这个循环,就要增强HPA生物应激系统的稳定性。医学上已经证实以下2种方法行之有效。

一是科学运动。运动过程皮质醇浓度升高,而在运动结束后就降低到正常水平。每次持续30分钟以上的中强度运动(跑步、骑行等),都是对应激系统的一次预演,可促使HPA轴健康地运行。科学证实,运动能产生脑源性神经因子(BDNF),BDNF是新细胞发生必备物,在前额叶及海马体内均有发现,运动不但能提高记忆,而且可增强应激反应的“刹车系统”。

二是脑放松训练。经过28天的脑放松训练后,体内皮质醇浓度明显降低,认知能力有所提升。基于fMRI脑功核磁成像,对照长期压力得不到缓解的实验群体,证实经常进行脑放松训练者的杏仁核体积有所减小,海马体激活区域有所增大。借助正念冥想或脑波专念训练10分钟后,用脑波系统测量,也能观察到大脑的专注、放松参数均有所提升,这有利于让人快速识别情绪状态,更理性地面对突发事件。

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