互动科普

人类已经能够描绘出有关恐惧之类的基本情感经验的记忆形成基础——神经路线。

尽管千百年来人们一直醉心于人类情感各个侧面的研究，但时至今日，我们仍远远不能从心理学的意义上对人类自身心理经验的这一方面作出严密的解释。在现代，神经科学家们特别关心诸如感知和记忆之类认识过程的神经基础但他们几乎无一例外地忽视了大脑在情感方面所起的作用。

不过近年来，人们对这一神秘的心理领域的兴趣骤增。在对认识的神经基础的了解方面的突破，以及在大脑的解剖结构和生理学方面日益完善的知识，都促使研究人员们开始认真对待情感问题的研究工作。一个非常值得去研究的领域就是记忆和情感之间的关系。许多这种研究都包括一种特定的情感——比如恐惧——以及某些具体的事件，即刺激源。研究它们通过个体的学习经验去唤醒这种状态的方式。包括本人在内的科学家们已经能够确定大脑对人类形成恐惧这一基本却又重要的情感活动的记忆的途径。我们把这一过程称之为“情感记忆”。

通过揭示使生物记住恐惧的情况所通过的神经路径，我们希望能够阐明这种记忆的一般机制。因为许多人类精神失调——包括焦虑，病态恐惧、外伤后的抑压综合症以及恐慌症——都涉及到大脑控制恐惧能力上的机能失调，所以研究恐惧这种情感的神经基础可能会帮助我们进一步了解和治疗这些精神障碍。

我们关于大脑如何与记忆和情感连接起来的知识，大多数是从所谓经典恐惧条件作用中找到的。在研究过程中，实验对象(通常是一只老鼠)听到一种响声或是看到一种闪光，同时伴随而来的是在它脚上有一阵短暂轻微的电击。在有了一些这样的经历之后这只老鼠即使在未受电击的情况下也会对声音或光线自动产生反应。它的反应是在受到任何形式的威胁情况下的典型反应：老鼠浑身打颤，血压升高，心跳加快，动不动就惊跳起来。以这类实验的实验术语来讲，声音或闪光是一种条件刺激源，脚上的电击是一种非条件刺激源。老鼠的反应是一种条件反应。它包括容易测量到的行为和生理上的变化。

这种条件作用在老鼠身上发生得很快——实际上。它发生的速度与发生在人类身上的一样快。电击与听觉或者视觉单独配对．可以引起条件作用。恐惧反应一旦建立起来，就是相当牢固的。如果老鼠多次在没有电击伴随的条件下看到闪光或听到声响。它的反应就会减弱。这种变化在心理学中被称为“消退”。但是，相当多的迹象表明，这种行为改变是大脑控制恐惧反应的结果，而不是情感记忆消失的结果。例如，一种显然已经消除了的恐惧反应可以自发地恢复，或是通过一次毫无关联的紧张经历来恢复原状。同样地，紧张能够导致病态恐惧在那些已经成功地治愈了此症的人们身上重新出现。这种再现证实，作为病态恐惧基础的情感记忆只是变成休眠状态了，而不是已被治愈而消失了。

有多个理由说明，恐惧条件作用是研究情感记忆的一个理想出发点。第一，恐惧几乎出现在被试验的每一种动物中：果蝇、蜗牛、鸟类、蜥蜴、鱼类、野兔、老鼠、猴子和人类。尽管没有人宣称所有这些生物的机制是完全相同的，但从研究中却似乎清楚地显示出，在哺乳动物和大约所有脊椎动物中，路径都是非常相似的。因此，我们确信在动物身上的许多发现都适用于人类。此外，在这种条件作用中最常用的那种刺激并不是老鼠——以及人类——在日常生活中遇到的信号。这些光与声的新奇和无联系有助于确保动物还未能建立起对它们的强烈情感反应。因此，研究人员们可以清楚地观察到学习和记忆起作用的过程。同时，这种提示并不需要在大脑中产生一个复杂的认识过程。结果，刺激源使我们可以相当直接地研究情感机制。最终，我们有关处理听觉和视觉信息的神经路径的广泛知识，可以作为研究这类刺激源诱发的恐惧的神经活动的基础。

我的研究重点集中在记住恐惧，尤其是通过把声音和脚上的电击联系起来而在老鼠身上引起的恐惧的大脑根源上。与该领域的大多数研究人员一样，我假定恐惧条件作用存在，是因为电击改变了大脑中某些重要区域的神经细胞理解声音刺激的方式。这些关键的神经细胞被认为是位于声音引发条件反应所通过的神经路径上的。

在过去十年里，我所在实验室中的研究人员以及其他一些研究人员，都鉴明了这一系统中的一些主要成分。我们的研究是从我和我在科内尔大学医学院(几年以前，我曾在该院工作过)的同事们提出一个简单问题，即听觉皮层是听觉恐惧条件作用所需要的时候开始的。在听觉路径中，与在其他感觉系统中一样．皮层是处理的最高层次，它是从位于耳朵(在本文所举例子中)里的末梢感觉受体开始的一系列神经步骤的顶点。如果听觉皮层部分的损伤(即已用外科手术将其除去)能干扰恐惧条件作用，我们就能得出结论，该区域的确是这一活动所必需的。我们还能推导出，在条件作用路径中的下一个步骤将是听觉皮层的输出。不过，我们的损伤实验证实了一系列其他研究已经提出的东西：有关简单听力刺激的很多事情，记住它们并不需要听觉皮层。

我们接着继续在听觉丘脑和听觉中脑(紧靠在听觉皮层之下)中制造损伤。这两个区域均是处理听觉信号的：中脑为丘脑提供主要输入信号，丘脑又为皮层提供主要输入信号。这两个区域的损伤完全消除了老鼠对条件作用的敏感性。这一发现表明，声音刺激是通过听觉系统传到听觉丘脑这一级而造成恐惧条件作用的，它并无必要到达皮层。

声音无需到达皮层就可引起恐惧条件作用。这种可能性多少有点儿令人困惑。我们知道，传递来自听觉丘脑信号的初级神经纤维是延伸至听觉皮层的。因此，我和David A．Ruggiero以及Donald J．Reis再次研究并发现，实际上，听觉丘脑中某些区域的细胞也能产生到达一些亚皮层位点的纤维。这些神经投射可以成为刺激源引发我们鉴别为与恐惧有关的反应所要通过的通讯线吗?我们通过在与这些纤维相联的亚皮层区域制造损伤来检测了这一假想。损伤只是在一个区域有影响：扁桃。

这一观察结果突如其来地为我们的发现在已为人们接受的情感处理情况描述中谋得了一席之地。长期以来，扁桃在各种形式的情感行为中被认为是一个重要的大脑区域。1979年，佛蒙特大学的Bruce S.Kapp和他的同事报道说，对于曾经施与过伴随一种声音的电击的兔子，扁桃中核的损伤就会干扰它已经建立起的心率的条件反应。中核与大脑中枢控制心率。呼吸和血管扩张有关的脑干中的一些区域是相连的。Kapp的研究表明,中核是表达自主条件反射所通过的系统的关键部分。

沿着相似的思路,我们发现这个中核的损伤阻止了老鼠的血压升高，并限制了它在出现导致恐惧的刺激源时保持僵化不动的能力。反过来，我们也证实了，与中核相连区域的损伤消除了血压升高和僵化不动这两种反应中的其中一种。耶鲁大学的Michael Davis和他的助手们确定了中核的损伤，以及中核投射的另一脑干区域的损伤，还减弱了另一种条件反应：动物害怕即会出现的增多的惊跳反应。

不同方法研究不同物种并测量恐惧的多个实验室的发现均表明，中核是恐惧条件作用线路中的关键组分。它为控制各种反应的不同脑干部分提供神经联系。尽管我们对扁桃中的这个区域的了解加深了些，但其路径的许多详情仍然无人知晓。例如，声音是直接从听觉丘脑到达中核的吗?我们发现，事实并非如此。中核接受来自丘脑的听觉部分附近(而不是里面)的丘脑区域的投射。事实上，侧核(扁桃中一个完全不同的区域)接受来自听觉丘脑的输入。侧核的损伤阻止了恐惧条件作用。因为这一区域直接从感觉系统获得信息，我们已把它看作扁桃在恐惧条件作用中的感觉界面。相形之下，中核则似乎是与控制反应的系统之间的界面。

这些发现似乎使我们迈上了能够勾画出整个刺激反应路径的门槛。但我们仍然不知道，由侧核接受的信息是如何到达中核的。早期的研究曾提出，侧核直接投射到中核上，但这两者的联系却是相当稀少的。圣退戈索克生物研究所的David Amaral和Asla Pitkanen通过研究猴子，证实了侧核直接延伸至一个相邻的区域，该区域被称为基核或嗜碱侧合核，而它们反过来又投射到中核上。

在纽约大学我的实验室工作的Claudia R Farb和C.Genevieve Go与索克实验小组的Lisa Stefanacci及其他组员合作，在老鼠体内发现了相同的连接路线。我们接着显示出，这些连接形成了突触——换句话说，它们由神经细胞到神经细胞地直接联系。这种接触表明，到达侧核的信息能够通过嗜碱侧核影响中核。侧核又能通过副基核，即嗜碱中间核影响中核。显然，一旦接收到一种刺激。侧核有大量的机会与中核进行联系。

这种刺激的情感意义不仅取决于声音本身，而且还取决于它存在的环境。因此，老鼠必须记住的不仅是某种声音或视觉线索是危险的，而且还包括它在什么样的条件下才是危险的。我和Russell G．Phillips检验了老鼠对它在其中形成了条件反射的小室，即容器的反应。我们发现，扁桃的损伤干扰了动物对那种声音和小室的反应。但是，海马趾——与说明性记忆有关的大脑部分——的损伤只干扰对小室的反应，而对声音不起作用。(说明性记忆包括明白清楚、可有意识地获取的信息，及空间位置的记忆。)几乎在同时，加州大学洛杉矶分校的Michael S．Fanselow和Jeansok Kim发现，在恐惧条件作用发生后制造的损伤，也阻止了对周围环境反应的表达。

这些发现与被人们普遍接受的观点(即海马趾在处理诸如活动发生的空间环境细节之类的复杂信息时，发挥着重要的作用，是一致的。我和Phillips也证明了菌丝层——海马趾中投射到大脑其他区域的地带——与扁桃的侧核进行联系。这一连接表明，承上启下的信息可能以与其他事件相同的方式获取情感意义——即通过到侧核的传递。

尽管我们的实验已经鉴明了产生恐惧条件反射作用的一条亚皮层感觉路径，我们也没有忽略皮层的重要性。在情感问题中亚皮层和皮层机制的相互作用仍然是一个争论激烈的话题。部分研究人员认为，认识是情感经验必不可少的先导；另外一些研究人员则认为，认识——大概为一种皮层作用——是开始情感所必需的，或者说情感处理就是一种认识处理。还有一些研究人员则怀疑，认识是否是情感处理所必需的。我们已经清楚地知道，听觉皮层尽管在建立恐惧反应中并非关键性的，但却是牵连进去了的，至少是在施加简单听觉刺激的时候。加州大学欧文分校的Norman M. Weinberger和他的同事们进行了精细的研究，揭示出听觉皮层中的神经细胞在对造成条件反射作用的声音进行反应时所经历的具体生理变化。这一发现表明，皮层在建立自己的事件记录。在我实验室工作的Lizabeth M．Romanski所进行的实验已确定，在缺失听觉皮层的情况下，老鼠可以学会对一个单音发生恐惧反应。不过，如果除去从丘脑到扁桃的投射，从丘脑到皮层再到扁桃的投射就已足够了。Romanski继续证实，侧核可以接收来自丘脑和皮层的输入。她在老鼠身上进行的解剖研究弥补了早期在灵长类动物研究中的不足。

迈阿密大学Nill Schneiderman实验室的Theodore W．Jarrell和其他研究人员已经指出，听觉皮层的损伤会破坏与脚上电击配合而至的两种刺激中的一种的恐惧条件反射作用。野兔只对曾与电击配合出现的声音产生恐惧反应。不过，在接受了耳皮层损伤后，它则对两种声音都产生反应。当听觉皮层缺失，野兔不得不只依靠丘脑和扁桃来学习时，这两种刺激就难以区分了。这一研究表明，皮层在建立简单的恐惧条件反射作用时并不是必需的，它只是在刺激变得更为复杂时才起着解释刺激的作用。灵长类动物研究也支持了Schneiderman的发现，那些研究揭示出，从皮层感觉区到扁桃的投射在处理复杂刺激的情感意义时是重要的。

这一研究工作的一部分已经受到Davis和他的小组具有迷惑力的研究的挑战。他们报道说，周围皮层地区——新老皮层的过渡区——的损害会阻止以前记住了的恐惧反应的表达。因此，Davis提出，皮层是到扁桃的优先路径，在学习中，丘脑投射并不是经常使用的，除非在学习时皮层受到了损害我们对在学习发生后施与的损伤效果的一般理解是，损伤干扰了长期的记忆存贮或查寻。这一解释看来也适用于Davis的研究工作，并由我实验室的Keith P.Derodimas最近的研究提了出来。他指出，通过提供提示的线索,至少能够消除部分缺陷。

在我们对恐惧条件作用被记住所要通过的机制有一个清楚的认识之后，我们试图找出情感记忆在分子层次上是如何建立并存贮起来的。我和Farb证明了有刺激作用的氢基酸介质谷氨酸酯存在于到达侧核的丘脑细胞中。我们与Chiye J.Aoki一道，证明了谷氨酸酯也存在于侧核中心突触上。因为它的传递是与记忆形成有牵连的，所以我们好象已找对了研究的方向。

谷氢酸酯是在一被称为长期势差现象(LTP)的过程中被现察到的，这种LTP现象是作为记忆产生的一个模型而出现的(在海马趾中对它进行过最为频繁的研究)，这一过程牵涉到沿着一条神经路径的突触传递效率的改变——换名话说，一旦长期势差现象出现，信号沿着这一路径传递会更加迅速。这个机制似乎包括谷氨酸酯传递和一组被称为NMDA受体的后突触式刺激性氨基酸受体(见本刊1993年1月)。新研究提出了在学习时侧核的神经细胞中能发生些什么的假说。Bordi检查了一只老鼠在聆听声音并接受电击时该区域中单个神经细胞的电活动。他和Romanski Bomqnski发现，基本上对听觉刺激产生反应的每一个细胞也对电击产生反应。因此，条件反射作用的基本成份存在于侧核中。

Bordi能够把听觉刺激的细胞分成两类：习惯性的和一致反应型的。习惯性细胞最终会停止对反复出现的声音发生反应，说明它们能够用来探测异常的或不同的声音。它们能够在熟悉了一种刺激后允许扁桃将其忽略掉。在这些细胞中，声音和电击配对可能降低习惯作用，因而使这些细胞不是忽略明显的刺激，而是对它们发生反应。

一致反应型细胞有高强度阈值：只有响亮的声音才能激活它们。这一发现是很有趣的，因为响度在判断距离上还发挥了作用。附近的声源比那些远一些的更加危险。与电击联合的声音可能对这些细胞产生作用降低它们的起动阈值，增加它们对相同刺激的灵敏性。一致反应型细胞也是广泛调谐的。声音和电击的配合能够使这些细胞对一个更窄的频率产生反应，即它能够朝着刺激的频率调谐。事实上，Weinberger最近已经指出，听觉系统中的细胞的确在改变它们的调谐以接近条件刺激。我和Bordi已在侧核细胞中探测到这一效果。

这些记忆明显的持久性引发了一个重要的临床问题：情感知识能够被消除吗?如果不能怎样才能使这种记忆减弱呢?正如上文所提到的那样，实际上很难消除情感记忆，我们能希望的至多只是将它们抑制起来。我实验室的Maria A.Morgan的研究，开始阐明大脑是如何调节情感表达的。Morgan已经指出，当前额皮层部分遭受到损伤时，情感记忆极难消除这一发现表明，前额区域——大概是经由扁桃——一般控制情感记忆的表达，并在其失去作用后阻止情感反应。牛津大学的Edmund Trolls和他的同事在研究灵长类动物时提出了相似的的结论。这些研究人员研究了动物前额皮层里神经细胞的电活动。

对于部分想改变情感行为的人来说，皮层的前额区域和扁桃之间路径中的功能变化可能使这种愿望的实现更为困难。Davis和他的同事发现，阻断扁桃中的NMDA受体，会干扰消退。这些结果暗示，消退是一种积极的学习过程。同时，这种学习可能位于前额前皮层和扁桃间的通路上。更多的实验将会揭示出答案。

把基本情感记忆过程置于扁桃路径中有明显的好处。扁桃是学习的一个关键位点，因为它居于输入点与输出点的中间。通往扁桃——感觉丘脑、感觉皮层和海马趾——的每一路径都向这一器官传递着独特的信息。发源于感觉丘脑的路径只能提供对外部世界不成熟的感性认识，但因其只包括一条神经线，传递速度就相当快。相形之下，来自皮层的路径提供的则是详尽准确的描述，使我们能从视觉或听觉两方面来认识事物。但这些从丘脑到感觉皮层再到扁桃的路径包括许多条神经线。这一链中的每一条线都使花费的时间增多了。

节约时间也许就是情感学习有两条路径——一条皮层，一条亚皮层——的原因。动物和人类都需要一种虽不十分精确但却十分快速的反应机制。丘脑几乎是在激活皮层的同时激活扁桃。这一安排可能使情感反应在我们完全意识到我们正在对什么发生反应或者我们正在感觉什么之前就在扁桃里开始作出。

丘脑路径可能在需要一种快速反应的情况下尤为有用。不能对危险作出反应，比对一种良性刺激作出不适宜反应的代价更高。例如，当我们在树林中行走时，沙沙作响的树叶发出的声音就会令我们警惕，而我们并没有首先去判别是什么发出了这种声音。同样，我们面前的小路上平躺着的一个细长卷曲的东西映入眼帘，也足以使我们产生保护性的恐惧反应。我们并不需要对我们看见的是否是一条蛇进行一番具体的分析。也不需要考虑蛇是爬行动物，蛇皮可以用来制作皮带和皮靴的事实。所有这些细节对一种快迅充分，可能救命的反应是毫无关系的，事实上还是极为不利的。大脑只需要能够存贮基本的线索并将它们查找出来。接着，这一基本信息与皮层配合，得以证实(对，这是一条蛇)，或是使反应(高声尖叫、吸气过度、全速奔跑)停止下来。

尽管扁桃存贮了基本信息，但我们不应把它看作唯一的学习中心。记忆的建立不是哪一个部分的作用，而是整个系统的共同作用。扁桃当然是关键的，但我们不能对它的作用只是借助其所属的系统才能存在这一事实熟视无睹。

记忆一般都被认为是我们重新想起一些先前自觉的经验经由的过程。在这个例子中。最初的学习和记忆都是自觉活动。研究人员已经确定，说明性记忆是由海马趾和皮层传递的，但海马趾的去除对恐惧条件作用几乎没有任何影响——除去与前额有关连的条件作用。

相比之下，通过恐惧条件作用出现的情感记忆不是说明性知识。相反，它是由一个不同系统传递的，很有可能它的运行是不受人们自觉意识的控制的。情感信息可能存贮在说明性记忆中，但它只是作为一个客观的说明性事实放在那里的。例如，如果一个人在一次行车意外中受了伤(在事故中汽车喇叭被卡在“鸣”的位置上)，此后他(她)在听到汽车喇叭发出的呜声时可能就会产生反应。这个人可能记起这次事故的细节，诸如它是在何时、何地发生的，迂有些什么人牵涉其间以及它有多么可怕，等等。这些是依赖海马趾的说明性记忆。一个人在情感记忆通过扁桃系统激活后。也可能变得紧张、焦虑和沮丧。说明性系统已存贮了经历的情感内容，但它是把这种内容处理成一个：事实。

情感记忆和说明记忆是平行存贮和查寻的，它们的活动在我们的意识经验中是结合得天衣无缝的。这并非意味着我们有直接的意识去利用情感记忆；反之它表明了我们可以利用其后果——比如，我们的行为方式，我们身体的感觉方式。这些后果与现存的说明性记忆结合起来，形成一种新的说明性记忆。情感并非只是不自觉的记忆，它对说明性记忆和其它思维过程施加极大的影响。正如加州大学欧文分校的James L.Mc Gaugh和他的同事们令人信服地证明的那样，扁桃是调节记忆的存贮和强度的基本部分。

说明性记忆和情感记忆之间的区别是很重要的。不列颠哥伦比亚大学的w．J．Jacobs和亚里桑那大学的Lyan Nadel已经证明，我们不能记住发生在童年的外伤事件，因为那时海马趾还没有成熟到能够形成自觉存取记忆的程度。可能更早就开始发育的情感记忆系统，显然形成和存贮的是这些事件的不自觉记忆。因为这个原因，外伤可能会影响成年后的精神和行为功能。尽管那些过程仍然无法有意识地将其回想起来。

因为将一种声音和一阵电击配合，能在所有门类的动物身上产生条件反应，显然，恐惧条件作用不能依靠意识。例如，果蝇和蜗牛不是以其自觉的精神过程闻名的生物。我解释这一现象的方法是把恐惧看作当大脑系统对危险产生反应时所带来的意识的主观状态。只有在生物体具有足够完善的神经机制时，自觉的恐惧才伴随着身体的反应。这并不是说只有人类才经历恐惧，而是说意识是主观情感状态的一个先决条件。

因此，情感(或感觉)是无意识过程的意识产物。记住我们称之为感觉的主观经验并非产生它们的系统的基本任务是十分重要的，情感经验是已由进化维持下来的行为适应性变化系统被激发起来的结果。任何类型的主观经验对科学家而言都是一个富于挑战的领域。不过，我们已朝理解构成恐惧反应的神经系统跨出了很大一步，事实上，可能正是这个系统在造成恐惧的主观感觉。如果是这样，研究情感反应神经控制，可能也是理解主观情感的关键。

                                                     [郭敏 译  张昭祥 校]