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“即使是輕微的壓力，大腦中負責自我控制的神經回路都十分敏感。當這個回路在壓力下陷入停頓時，我們的原始沖動就不受控制……”
美國醫學院校的入學考試，內容總是十分龐雜，應試者至少需要5個小時，才能做完上千道試題，即使準備得再充分，考生也會被弄得焦頭爛額。對于即將成為內科醫生的人來說，持續的壓力往往導致邏輯思維能力減弱，甚至可能完全喪失。當我們搞砸了演講，寫作時遇到障礙，寫不下去，或是拼命想完成長時間的考試時，憋悶、緊張、思維停頓、煩躁不安、眉頭緊鎖、尖叫等種種癥狀，就會隨之而來。
全新的認識
幾十年來，科學家都認為已經弄清楚了，當人們在考試或在前線打仗時，大腦是怎樣工作的。但最近，一種嶄新的實驗方法，讓科學家對壓力狀態下的人體生理活動有了全新的認識。這些研究表明，人們在壓力下的反應，不僅僅是由于一種原始的神經沖動影響了大腦中的某些部位（這種原始反應存在于從蜥蜴到黑猩猩再到人類等許多動物中），實際上，壓力還會影響靈長類動物大腦中最發達的部位，嚴重削弱最高級的大腦功能。
較早的教科書認為，當人們面對壓力時，位于大腦底部的下丘腦（一種較早進化出現的大腦結構）會迅速作出反應，并誘導腦垂體和腎上腺素分泌一系列激素，這些激素能加速心跳、升高血壓、降低食欲。而現在，在這個過程中，科學家發現前額葉皮層扮演著意想不到的角色。前額葉皮層鄰近頭部前額，能作為控制中心協調注意力、判斷力、決策能力、洞察力、計劃能力、回憶能力等高級認知功能。前額葉皮層是大腦中較晚進化出來的部位，它甚至對暫時性、日常性的焦慮和擔憂都很敏感。
平時，一切正常時，前額葉皮層作為控制中心，能夠調控我們的基本情緒和沖動。但是，最近的研究表明，巨大的、不可控制的壓力會引發一系列神經化學反應，不僅會減弱前額葉皮層的控制力，還會加強那些在進化上比較古老的大腦區域的影響力。也就是說，大腦將思維和情感的控制權從前額葉皮層轉移到了比較原始的區域。一旦這些比較古老的區域接管了控制權，我們就會發現自己處于深度焦慮的狀態，或者無法抑制平時很好約束的沖動：沉溺于食物、酒精、毒品，或是在專賣店大肆揮霍。簡單地說，我們失控了。
人們逐漸認識到，過度的壓力會嚴重損傷大腦中高級“執行”區域的功能，這也引起了越來越多的科學家的興趣。現在，他們不僅想弄明白，當我們不知所措時大腦里發生了什么，而且正在努力尋找行為和藥物干預的方法。
前額葉皮層的作用
多年來，科學家對于人們為什么會失控表現出了極大的興趣。第二次世界大戰后，科學家分析了為什么在和平時期訓練有素的飛行員，在激戰中往往會犯下簡單卻致命的錯誤。直到近些年，隨著大腦成像技術的廣泛應用，人們才逐漸了解到大腦中發生了什么。大腦掃描發現，前額葉皮層中的神經活動非常密集，這說明大腦的這個控制中樞非常容易受到影響。
在復雜的大腦結構中，前額葉皮層所處的特殊位置決定了它對壓力具有很強的敏感性。它是大腦中進化最完全的區域，占了人類大腦皮層的三分之一，這個比例高于其他任何靈長類動物。前額葉皮層的成熟過程也比其他大腦區域緩慢，青春期后才能發育完全。這個區域包含許多負責抽象思維的神經回路，能使我們集中注意力，堅持完成工作任務，同時將信息儲存在我們的工作記憶里。由于儲存了短時工作記憶，我們在做加法運算時，前額葉皮層可以幫助我們記住上一步運算結果。而作為一個心理活動的控制單元，前額葉皮層還能抑制不適宜的想法和行動。
前額葉皮層的功能是通過一種錐體細胞（pyramidal cell，一種錐形神經元）組成的龐大內部網絡來實現的。這種神經元還會與控制情緒、欲望和日常習慣，距離相對較遠的大腦區域相連。當我們平時比較放松時，上述網絡里的神經回路會正常運行：工作記憶會提醒我們，要及時著手于下周就該完成的任務；而某些神經回路將向大腦的低級部位發出信號，提醒我們不要貪杯；還有的神經回路會發出信息，傳遞到位于大腦深處、控制恐懼反應的杏仁核，讓我們不至于擔心正要停靠在人行道邊上的大卡車會迎面撞來。
壓力引起的反應
要使這個網絡一直正常運行是很困難的，每當壓力增大時，即便是神經化學環境發生細微變化，都會阻礙網絡的信號傳輸。一旦面對壓力，大腦中就會充滿讓人興奮的激素，比如去甲腎上腺素和多巴胺，它們是由腦干的神經元釋放出來的，這些神經元伸出的軸突貫穿整個大腦。前額葉皮層中，這類化學物質的增加會弱化神經元間的連接點——突觸的功能，使神經元不能正常放電。于是，神經網絡變得不那么活躍，我們調節自身行為的能力開始減弱。當下丘腦控制的腎上腺將應激激素皮質醇釋放到血液，并由血液輸送到大腦時，情況會變得更糟糕。在這種情況下，自我控制將依賴于一種很微妙的平衡。
“沉著冷靜”實際上是對我們一種基本生理現象的描述。前額葉皮層中的神經回路，可以讓工作記憶始終專注于我們當前的任務，防止大腦深處產生的大量神經遞質引發恐慌。
20年前，我們曾開展過一項研究，希望弄清楚屏蔽前額葉皮層的功能到底難不難。安斯頓（本文作者之一）和耶魯大學帕特里西亞·高曼-拉希克（PatriciaGoldman-Rakic，已故）在一項動物研究中首先闡明，在緊張狀態下，神經化學信號的改變，是如何快速“關閉”前額葉皮層功能的。該研究表明，在前額葉皮層中，當神經元受到大量神經遞質或應激激素的刺激時，神經元間的連接就會中斷，神經元的活性也會受到抑制。
與此相反，大腦深處的區域這時會對行為有著更強的控制力。多巴胺會被傳送到大腦深處的一系列結構（統稱為基底神經節）中，它們能調控我們的欲望、日常情緒和運動反應。基底神經節可以讓我們在騎自行車時，不會從車上摔下來，但也會讓我們對一些東西上癮，比如擋不住冰激凌的誘惑。
2001年，荷蘭格羅寧根大學的本諾·盧森達爾（Benno Roozendaal）和美國加利福尼亞大學歐文分校的詹姆斯·麥高（James McGaugh）及同事在大腦的另一個古老區域——杏仁核中，也發現了相似的變化。當受到去甲腎上腺素、多巴胺和皮質醇刺激時，杏仁核不僅會提醒神經系統中的其他部位作好準備，應對威脅，還會加強和恐懼等情緒相關的記憶。
壓力與大腦
大腦中，控制力的執行中樞緊貼在前額的背面。這個部位是前額葉皮層，它讓我們有抑制沖動的能力。通常，壓力較大時，我們基本的自控能力會受到影響，讓我們變得更情緒化、更沖動。
在沒有壓力的狀態下，前額葉皮層產生的信號被傳遞到大腦深處：控制日常習慣的紋狀體、調節食欲和性欲等基本欲望的下丘腦、調控情緒的杏仁核。前額葉皮層還控制著腦干對壓力的反應，這些反應包括產生去甲腎上腺素和多巴胺的神經元的活動。適量的去甲腎上腺素和多巴胺可以結合上一些受體，后者能夠強化與前額葉皮層的連接。上圖呈現的正是這一情形。
而在壓力下，控制情緒的杏仁核在壓力狀態下能夠導致去甲腎上腺素和多巴胺的過量生成。這會讓前額葉皮層喪失功能。比如，過量的去甲腎上腺素將會導致前額葉皮層中神經元的離子通道打開，中斷神經連接，削弱前額葉皮層控制情緒和沖動的能力。
科學家正在探索急性應激反應的生理機制，并尋找行為和藥物治療的方法，讓我們在壓力下能夠保持鎮定。
為何有的人更脆弱
科學家現在已經將研究延伸到人類。這些研究表明，由于遺傳因素或者曾受到了較大的壓力，一些人要比別人更加脆弱。當多巴胺和去甲腎上腺素“關閉”了前額葉皮層掌管高級認知功能的神經回路時，這兩種神經遞質將通常會被酶分解，以保證神經回路不會“關閉”很長時間。于是，當壓力減小時，神經回路就可以恢復正常。但有一種基因突變會削弱這些酶的功能，讓攜帶這種突變的人更易受到壓力的影響，甚至患心理疾病。同樣，一些環境因素也會讓人變得更脆弱，例如鉛中毒時，人會意識模糊，就像受到了較大的壓力。
還有一些研究則想弄清楚，當前額葉皮層連續幾天甚至幾周受到刺激，會發生什么反應。在長期壓力下，低級情感中樞的神經網絡似乎有所擴張，而負責邏輯推理的區域則開始萎縮。在這些情況下，杏仁核神經元中用來接收信號的樹突逐漸變大，而前額葉皮層中的神經元樹突則萎縮了。美國西奈山醫學院的約翰·莫里森（John Morrison）和同事發現，一旦壓力消失，前額葉神經元的樹突會再生，但如果壓力過大，這種再生能力就會消失。辛哈（本文作者之一）在人類中找到的證據表明，大腦前額葉灰質的萎縮程度與我們承受的壓力有關。
一系列分子水平上的變化，使得我們在壓力面前更加脆弱，還可能導致抑郁、上癮和焦慮等癥狀，包括創傷后應激障礙等。性別也可能是一個重要因素，決定了我們如何應對壓力。女性體內的雌性激素可能會增強她們的敏感性。例如馬緒爾（本文作者之一）和同事發現，面對生活壓力時，女性往往比男性更容易意志消沉。和男性相比，她們更難擺脫成癮行為，比如吸煙。對于男性來說，壓力的作用更多體現在讓欲望加劇，以及誘發不良習慣，后者是由基底神經節所調控的。
研究面臨的挑戰
現在，我們仍然需要更多的研究，來弄清楚壓力是怎樣影響前額葉皮層的自我控制能力。一些研究者正在研究其他的一些神經化學物質，看它們是如何影響前額葉皮層的。英國劍橋大學的特雷弗·W·羅賓斯（Trevor W.Robbins）和安吉拉·羅伯茨（AngelaRoberts）領導的團隊正在研究5—羥色胺，希望弄清楚這種和抑郁密切相關的物質，是否會通過在前額葉皮層中的一些作用，來調節壓力和焦慮情緒。
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