Onko stressistä hyötyä vai haittaa, jos unohtaa, mihin autonsa jätti autohallissa?

Tällä pohdinnalla Chae kumppaneineen (2019) aloittavat tuoreen artikkelinsa. Heidän tutkimuksen kohteensa oli, missä määrin stressi vaikuttaa psykofarmakologisena prosessina spatiaaliseen muistiin.

Tutkimuksen keskiössä olivat aivojen välittäjäaine noradrenaliini ja hormoni glukokortikoidi. Glukokortikoidit ovat hormoneja, jotka osallistuvat hiilihydraattien aineenvaihdunnan säätelyyn. Ne ovat kortikosteroideja eli lisämunuaiskuoren erittämiä steroidihormoneja. Ihmiselle keskeisin glukokortikoidi on kortisoli.

Yksi noradrenaliinin keskeinen rooli liittyy stressiin. Stressi saa aikaan nopean noradrenaliinin kohoamisen. Noradrenaliinin tason nousu johtaa kortisolitason nousuun hippokampuksessa, joka on keskeinen aivoalue spatiaalisessa muistissa (Kessels, ym., 2001), eli siis silloin kun muistelemme sitä, mihin sen auton jätimme sinne autohalliin.

Aiemmat tutkimukset (ks. Het, ym., 2005) ovat osoittaneet, että ihmisillä kortisolin antaminen oppimisen aikana ei vaikuta muistamiseen, mutta jos sitä antaa mieleenpalauttamisen aikana, se heikentää muistisuoritusta. Eli, voisi siis ajatella, että stressi mieleenpalauttamisen aikana olisi pahempi juttu.

Asia ei kuitenkaan ole näin yksinkertainen. Stressi ja stressihormonit muokkaavat muistia ja muistamista monella tavoin. Jopa henkilöiden luontainen kortisolitaso vaikuttaa siihen, mikä vaikutus akuutilla stressillä on muistisuorituksiin. Alhaisen kortisolitason henkilöillä stressi heikensi oppimista ja muistamista, kun taas korkean kortisolitason henkilöillä stressi paransi suoritusta (Meyer, ym., 2013).

Siksi on tarpeen tehdä paljon lisää erilaisia tutkimuksia. Tähän kasvavaan ketjuun tutkimuksia, joilla koitetaan selvittää välittäjäaineiden sekä hormoonitoiminnan vaihtelun yhteyksiä kognitiiviseen toimintaan ja ennen kaikkea oppimiseen ja muistiin, liittyi alussa mainitsemani Chaen kumppaneineen (2019) tekemä uusi tutkimus.

Siinä 140 tervettä nuorta miestä altistettiin joko hydrokortisonille, yohimbinelle (noradrenaliinin määrää lisäävä ravinne), näille molemmille tai plasebolle. Kaikki ryhmät laitettiin tekemään virtuaalisessa ympäristössä sokkelotehtävä, jossa pitää opetella muistamaan sijainteja. Kyseinen sokkelotehtävä on ihmisille tehty kopio rottakokeissa käytetystä Morris Water Maze (MWM) -testistä, mutta arjen tasolla se vastaa hyvinkin tilannetta, missä sinulla on auto jossain parkkihallin kerroksessa X oikeassa kulmassa hissistä päin katsottuna, ja se pitäisi muistaa.

Psykofarmakologisen stressin määrää mitattiin syljestä. Toisin kuin rotilla tehdyissä kokeissa mutta samalla tavoin kuin aiemmissakin ihmiskokeissa, ennen spatiaalista oppimistilannetta ja muistamista annettu hydrokortisoni ja/tai yohimbine eivät muuttaneet muistisuoritusta. Tämä tulos korostaa niitä havaintoja, että kortisonin tasolla opeteltaessa ja muistista haettassa näyttäisi olevan eri merkitys spatiaalisen muistin suoritukselle. Siten myös stressillä näyttäisi olla erilaiset vaikutusmekanismit opetteluun ja mieleenpalauttamiseen, jälkimmäiseen ehkäpä suurempi.

Psykofarmakologisen tutkimuksen määrä kasvaa koko ajan ja koko ajan ymmärrämme paremmin, miten monitekijäinen yksinkertainenkin oppimis- tai muistisuoritus on. Yksilölliset erot siinä, miten reagoimme asioihin, näyttäisivät määräytyvän osittain erilaisten hormonien ja välittäjäaineiden tasoista. Nämä vuorostaan vaikuttavat siihen, miten yksilöllisen haastavia erilaiset oppimistilanteet ihmisille ovat. 

Matkaa erilaisiin muistia parantaviin lääkkeisiin on vielä jonkin verran, vaikka yllättävän lähellä tulevaisuutta ne ovat. Oppimista ja muistia heikentäviä psykofarmakologisia aineita sen sijaan tunnetaan jo useita. Niitä saa esimerkiksi lähimmästä A- tai B-oikeuksin varustetuista ravitsemusliikkeistä. Sellaisen itselääkityksen jälkeen hyvä onkin, että ei niin hyvin muista, mihin autonsa jätti.

Viittaukset

Chae, W. R., Metz, S., Weise, J., Nowacki, J., Piber, D., Mueller, S. C., … & Otte, C. (2019). Effects of glucocorticoid and noradrenergic activity on spatial learning and spatial memory in healthy young adults. Behavioural brain research, 373, 112072.

Het, S., Ramlow, G., & Wolf, O. T. (2005). A meta-analytic review of the effects of acute cortisol administration on human memory. Psychoneuroendocrinology, 30(8), 771-784.

Kessels, R. P., de Haan, E. H., Kappelle, L. J., & Postma, A. (2001). Varieties of human spatial memory: a meta-analysis on the effects of hippocampal lesions. Brain Research Reviews, 35(3), 295-303.

Meyer, T., Smeets, T., Giesbrecht, T., Quaedflieg, C. W., & Merckelbach, H. (2013). Acute stress differentially affects spatial configuration learning in high and low cortisol-responding healthy adults. European Journal of Psychotraumatology, 4(1), 19854.

Spatiaalinen muisti ja evoluutio

Näin kesän keskellä ei tule ajatelleeksi, että kylmä talvi tulee taas eittämättä. Ehkä näin helteillä talvinen tutkimustarina voi toimia mukavana viilentäjänä.

Kylmä talvi on kova paikka erityisesti linnuille, jotka elävät ankarissa talviolosuhteissa lumen keskellä, eivätkä ne matkusta talvea pakoon etelän lämpimään. Tällaisia ovat esimerkiksi tiaiset. 

Sierra Nevadan runsaslumisilla rinteillä majailee talitiaistemme serkku vuoristotiainen, joka nyt oli valjastettu erinomaisen laajamittaisen tutkimuksen kohteeksi. Tiaisten lyhyt, keskimäärin alle parivuotinen elämä on kovaa. Vain puolet populaatiosta selviää ensimmäisen talven yli. Taidokkaimmat ruoanlöytäjät ovat eläneet kuitenkin jopa seitsenvuotiaiksi.

Tämä luonnon tarjoama asetelma antoi professori Pravosudovin johtamalle tutkimusryhmälle mahdollisuuden tutkia tiaisten oppimiskykyä sekä sen yhteyksiä eloonjäämiseen.

He asensivat useammalle tuhannelle tiaiselle lähettimet, joilla he pystyivät seuraamaan niiden kulkua ruokapaikoilla. Tutkimuksen juoni oli siinä, että jokaiselle tiaiselle asetettu lähetin antoi RFID-yhteyden määräämänä mahdollisuuden ruokailla vain yhdessä ruokapaikassa. RFID-yhteys avaisi ovet kullekin tiaiselle vain tietyssä ruokapaikassa, muissa ovet ruokaan eivät avautuneet. 

Seuraamalla tiaisten käyntejä eri ruokapaikoilla he pystyivät seuraamaan, miten nopeasti tiaiset oppivat syksyllä “teini-ikäisinä”, että ruokaa oli heille kullekin tarjolla vain tietyssä paikassa. Muuta tiaisporukkaa seuraamalla ei ruokapaikka selvinnyt, vaan se oma paikka piti oppia muistamaan. 

Osa linnuista oppi sen nopeammin, osa hitaammin. Kun tätä oppimisnopeutta verrattiin talven yli selviämiseen, tulos oli hyvin selkeä. Nopeammin oppineet pärjäsivät talven yli, kun pönttönsä huonommin muistaneet eivät talvesta selvinneet.

Verratessaan ensimmäisen talven yli selvinneitä niihin, jotka olivat pärjänneet jo pidempään, niin oppimistuloksissa ei ollut eroja. Kyse ei siis ollut harjoittelun mukana tuomasta taitojen jatkuvasta kehityksestä, vaan jo nuorena todettavissa olevasta oppimiskyvystä.

Nyt samainen tutkijaryhmä on kerännyt linnuilta myös DNA-näytteitä. Spatiaalinen muisti on vain yksi selviytymiseen ja pariutumismenestykseen vaikuttavista tekijöistä. Pian saamme lukea, miten tämän luonnonvalinnan geneettinen mekanismi toimii. 

Sitä odotellessamme voi kesäpäiviä käyttää vaikka nikkaroimalla omille tiaisillemme talveksi ruokailupaikkoja omaan tai naapurin pihapiiriin. 

Oheisen linkin videolla tutkijat kertovat itse tarinaa tästä tutkimushankkeestaan:
https://www.cell.com/current-biology/…/S0960-9822(19)30007-7

Viitteet:

Sonnenberg, Branch, Pitera, Bridge, & Pravosudov. (2019). Natural Selection and Spatial Cognition in Wild Food-Caching Mountain Chickadees. Current Biology, 2019; DOI: 10.1016/j.cub.2019.01.006