神經科學

壓力荷爾蒙皮質醇可擾亂大腦內部GPS

MRI研究揭示皮質醇會削弱網格細胞——這類位於內嗅皮層的特化神經元幫助我們理解自身位置。沒有地標時,導航系統幾乎停止運作。

壓力荷爾蒙皮質醇可干擾幫助人們導航和保持方向感的大腦系統。德國波鴻魯爾大學的研究人員發現,皮質醇會削弱網格細胞的活動,這些位於內嗅皮層的特化神經元構成大腦內部GPS的一部分。

這項發現來自一項涉及40名參與者的影像研究,他們在MRI掃描儀監測大腦活動時完成虛擬導航任務。結果發表於《PLOS生物學》期刊。

在掃描儀中測試導航

每位參與者在不同日期前來兩次。一次他們接受20毫克皮質醇,另一次接受安慰劑。在兩次試驗中,他們在虛擬草地上導航走向一系列樹木。到達每棵樹後,他們必須確定返回起點的最直接路徑,而無需被告知正確路線。

研究人員在兩種條件下測試導航:一種沒有永久地標,另一種以燈塔作為固定參考點。

皮質醇對導航的影響

皮質醇顯著降低了參與者的定向能力。與接受安慰劑後的表現相比,他們在嘗試到達目的地時犯了更大的錯誤。無論是否有地標或路線有多複雜,這種下降都會發生。

功能磁共振成像數據顯示了其潛在機制。正常情況下,內嗅皮層中的網格細胞在空間導航期間以重複的網格模式激活。接受皮質醇後,這種網格狀活動變得不太清晰。當參與者在沒有永久地標的情況下導航時,網格細胞活動幾乎完全消失。

「在壓力下,大腦失去了有效利用其內部導航地圖的能力,」研究主要作者Osman Akan博士解釋道。

大腦嘗試補償

研究人員還觀察到,在施用皮質醇後,尾狀核的活動增加,表明大腦在其主要空間定位系統受損時,試圖依賴不同的導航策略。

這項發現可能也與阿爾茨海默病相關,因為內嗅皮層是該疾病最早影響的大腦區域之一。慢性壓力是已知的癡呆症風險因素,而這項研究揭示了壓力荷爾蒙如何破壞這一敏感區域的具體機制。