情緒刺激能提高記憶

作者:@EffieLiu 、@熙禕

審稿：@呆蘇克

我們常常會對人生經歷中一部分引起自身情感體驗的經歷保留有生動且具體的記憶，例如對於在8月8號的九寨溝地震中痛失親人的災民而言，這一次地震的經歷無疑會留下一段抹不去的記憶，而很少會有人能記住在高中某一堂無趣的課上講的內容。這一切都因為情緒（Emotion）是影響我們記憶的一個關鍵因素。相比於那些無感的的事件，即所謂的中性經歷（Neutral experience），和情緒有關的情感事件則更能夠深刻和清晰地印在我們的腦海里。雖然有大量研究證實在進行情緒激發（Emotional arousal）操控之前和操控的時候，情緒會影響記憶。但是，情感激發是否會影響繼而發生的神經事件的記憶呢？Tambini等人在他們相關的研究中給出了答案：延長情緒激發可以誘導終止刺激後的大腦狀態的改變，並且能加強隨後發生的神經事件的記憶。

先前不少研究都表明情緒激發可以鞏固記憶，是因為情緒激發能夠改變杏仁核中的神經連接，轉而改變海馬區中與記憶形成相關的機制，實現了記憶的鞏固。記憶的鞏固提高與杏仁核、海馬區和顳葉內側皮質之間的功能連接的增加有關。Tambini等人由此推理認為，如果在先前的情緒刺激（Emotional stimulus）終止後，長時間情緒刺激能提高以上三個區域的功能連接，那麼接下來發生的中性和不相關的事件的記憶的形成和鞏固就能夠得以加強。於是Tambini等人根據這個思路設計了以下實驗。

實驗總共有44名受試人員。44名受試者都要接受兩次長達23分鐘左右的情緒刺激，以及中間9分鐘的休息時間。作者以兩次實驗進行的先後順序進行了3種排列組合：1先進行情緒激發再進行中性事件（情緒-中性組，E-N組），2先進行中性事件再進行情緒激發（中性-情緒組，N-E組），3進行兩次中性事件（對照組）。在接受刺激的全過程中，採用血氧水平依賴功能磁共振成像（BOLD-fMRI）對受試者進行掃描（圖1）。並通過測量皮膚電傳導水平（SCL）（一種交感神經系統激活的代表性指標）來測定情緒激發的狀態。在最後一次刺激結束後的6h時，對受試者進行記憶測試。如果長時間情緒刺激能夠誘導大腦狀態更持久的改變，那麼僅有情緒-中性組（E-N組）對於中性事件的記憶能夠增強。

圖1.實驗分組

實驗中採用國際上公認的圖片集（IAPS, International Affective Picture System）對受試者進行相應的情緒刺激。該圖片集的每張圖片都經過愉悅度、激動度和控制度三個維度的標準打分，即圖片集中每張圖片都有相應且固定的分值，對應不同狀態程度的情緒。因此給定圖片可以引起相應的情緒刺激。

結果顯示，受試者的皮膚電傳導在受到情緒刺激時是升高的，並且在情緒-中性組（E-N組）中，這種升高也持續出現在第二次中性事件的刺激中。在記憶測試中，情緒-中性組（E-N組）和中性-情緒組（N-E組）的受試者對情緒刺激的回憶較對中性事件的回憶更為準確，但與中性-情緒組（N-E組）相比，情緒-中性組（E-N組）的受試者對中性事件的回憶表現出更高的準確性。（圖2）由此表明，處於情緒激髮狀態時能對中性事件形成更強的記憶。

圖2. 皮膚電傳導水平

由情緒刺激引起的記憶增強需要一定的時間，所以作者進一步提出疑問：伴隨刺激所發生的大腦狀態的改變能否通過BOLD信號低頻波的改變，而不是短暫的刺激引發的BOLD信號的改變來追蹤記錄呢？於是，Tambini等人進行了深入實驗，結果顯示， BOLD信號的普遍模式在輸入情緒刺激時與進行E-N組實驗時是相似的。然而分別對E-N組和N-E組的中性刺激過程進行低頻信號檢測，發現與N-E組的中性刺激過程相比，與情緒刺激有關的杏仁核和海馬前體之間低頻連接在E-N組的中性刺激過程較多（圖3）。相對於中性記憶而言，情緒相關記憶（Emotional memory）的加強被認為是與杏仁核和海馬前部之間相互作用的增加有關，實驗結果的確說明了情緒刺激加強了上述兩個腦區之間的聯繫。

圖3.情緒刺激和中性刺激之間多體素低頻杏仁核連接的相似性分析

總之，這些發現表明，延長情緒刺激時間能夠增加杏仁核與海馬區之間的功能連接，進而提高後續編碼記憶中性刺激的能力。

參考資料：

[1] Lewis, S., Learning and memory: I remember it well. Nat Rev Neurosci 2017, 18 (3), 128.

[2] Tambini, A.,Rimmele, U., Phelps, E. A., & Davachi, L. (2017). Emotional brain states

註：此文為腦人言編譯計劃的其他作品，由本科生、低年級研究生在專欄作者幫助下完成科普作品創作。想加入該計劃的話，請見前文：招賢納士 - 知乎專欄。

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