Rattenstudie zeigt, wie Stress das Kurzzeitgedächtnis stört
Forscher haben lange verstanden, dass Stress der Feind der Aufmerksamkeit war, den Fokus störte und das Arbeitsgedächtnis erheblich schädigte - das kurzfristige Jonglieren von Informationen, die es uns ermöglichen, all die kleinen Dinge zu tun, die uns produktiv machen.
In der neuen Studie unter Verwendung eines Rattenmodells beobachteten die Forscher einzelne Neuronen bei der Arbeit und stellten fest, dass Stress die neuronale Aktivität nicht unterdrückt, sondern die neuronale Aktion verändert.
Forscher der University of Wisconsin - Madison beobachteten, wie Stress den Geist verwirren kann und wie Neuronen im präfrontalen Kortex des Gehirns dazu beitragen, Informationen überhaupt zu „merken“.
Das Arbeitsgedächtnis ist kurzfristig und flexibel, sodass das Gehirn eine große Menge an Informationen zur Hand hat, um komplexe Aufgaben auszuführen. Ohne sie hätten Sie die erste Hälfte dieses Satzes beim Lesen der zweiten Hälfte vergessen. Der präfrontale Kortex ist für das Arbeitsgedächtnis von entscheidender Bedeutung.
"In vielerlei Hinsicht würden Sie ohne präfrontalen Kortex ziemlich normal aussehen", sagte Dr. Craig Berridge, Psychologieprofessor an der UW-Madison.
"Sie brauchen diesen Teil des Gehirns nicht, um zu hören oder zu sprechen, um Langzeiterinnerungen zu bewahren oder um sich daran zu erinnern, was Sie als Kind getan haben oder was Sie vor drei Tagen in der Zeitung gelesen haben."
Aber ohne Ihren präfrontalen Kortex könnten Sie nicht bei der Arbeit bleiben oder Ihre Emotionen gut modulieren.
"Menschen ohne präfrontalen Kortex sind sehr ablenkbar", sagte Berridge. "Sie sind sehr impulsiv. Sie können sehr argumentativ sein. “
Die Neuronen des präfrontalen Kortex helfen dabei, Informationen für kurze Zeiträume zu speichern. Wie eine Tafel können diese Neuronen mit Informationen geschrieben, gelöscht werden, wenn diese Informationen nicht mehr benötigt werden, und mit etwas Neuem neu geschrieben werden.
Auf diese Weise erhalten die Neuronen Zugang zu diesen kurzfristigen Informationen, die sie anfällig für Stress machen, sagte David Devilbiss, Ph.D., ein Neurowissenschaftler, der mit Berridge zusammenarbeitet und Hauptautor der Studie ist.
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht PLOS Computational Biology.
Die Forscher verwendeten einen neuen statistischen Modellierungsansatz, um zu zeigen, dass präfrontale Neuronen von Ratten feuerten und erneut feuerten, um kürzlich gespeicherte Informationen frisch zu halten.
"Obwohl diese Neuronen auf einer Skala von jeder Tausendstelsekunde kommunizieren, wissen sie, was sie vor einer Sekunde bis eineinhalb Sekunden getan haben", sagte Devilbiss. "Aber wenn sich das Neuron nicht innerhalb von etwas mehr als einer Sekunde wieder selbst stimuliert, hat es diese Informationen verloren."
Wenden Sie etwas Stress an - im Fall der Forscher ein lautes weißes Rauschen in Gegenwart von Ratten, die an einem Labyrinth arbeiten, um das Arbeitsgedächtnis zu testen - und viele Neuronen werden davon abgelenkt, sich daran zu erinnern, was wir wieder getan haben.
"Wir beobachten gleichzeitig Dutzende einzelner Neuronen, die im Gehirn der Ratten feuern, und unter Stress werden diese Neuronen noch aktiver", sagte Devilbiss.
"Aber sie speichern keine Informationen, die für die Fertigstellung des Labyrinths wichtig sind. Sie reagieren auf andere Dinge, weniger nützliche Dinge. "
Ohne das Dröhnen von weißem Rauschen, von dem gezeigt wurde, dass es Ratten genauso beeinträchtigt wie Affen und Menschen, erreichten die Labyrinthläufer in etwa 90 Prozent der Fälle ihr Ziel. Unter Stress beendeten die Tiere den Test mit einem Clip von 65 Prozent, wobei viele genug kämpften, um dem blinden Zufall zum Opfer zu fallen.
Aufzeichnungen der elektrischen Aktivität von präfrontalen Kortexneuronen bei Labyrinth-laufenden Ratten zeigten, dass diese Neuronen nicht in der Lage waren, den Informationsschlüssel zum Finden der nächsten Schokoladensplitterbelohnung zu halten. Stattdessen waren die Neuronen frenetisch und reagierten auf Ablenkungen wie Geräusche und Gerüche im Raum.
Forscher sagen, dass die Laborergebnisse widerspiegeln, wie gefährlich stressbedingte Ablenkungen in der realen Welt sind.
"Die Literatur sagt uns, dass Stress bei mehr als der Hälfte aller Arbeitsunfälle eine Rolle spielt und viele Menschen unter dem Stress arbeiten müssen, den wir für sehr viel halten würden", sagte Devilbiss.
„Fluglotsen müssen sich konzentrieren und sich auf ihre Handlungen konzentrieren. Menschen im Militär müssen diese Denkprozesse unter Bedingungen ausführen, die sehr ablenkend wären, und jetzt wissen wir, dass diese Ablenkung auf der Ebene einzelner Zellen im Gehirn stattfindet. “
Die Arbeit der Forscher könnte neue Wege für die Behandlung der präfrontalen Kortexdysfunktion vorschlagen.
"Basierend auf Arzneimittelstudien wurde angenommen, dass Stress die präfrontale Kortexaktivität einfach unterdrückt", sagte Berridge.
„Diese Studien zeigen, dass Stress die Art dieser Aktivität verändert, anstatt die Aktivität zu unterdrücken. Behandlungen, die Neuronen bei ihrer selbststimulierenden Aufgabe halten und gleichzeitig Ablenkungen ausschließen, können zum Schutz des Arbeitsgedächtnisses beitragen. “
Quelle: Universität von Wisconsin-Madison
