Stress forstærker følelsesmæssig hukommelsesrelaterede thetaoscillationer i den mediale temporallap

For mere information:ali.ma@wecistanche.com

ABSTRAKT

Stressende begivenhederpåvirke hukommelsesdannelsen. især for følelsesmæssigt ophidsende stimuli, Ahhough disse stress effekter påfølelsesmæssig hukommelsedannelse har potentielt vidtrækkende implikationer, de underliggende neurale mekanismer er ikke fuldt ud forstået. Specifikt den tidsmæssige bearbejdningsdimension af de mekanismer, der er involveret ifølelsesmæssig hukommelsesdannelseunder stress forbliver uhåndgribelig. Her brugte vi magnetoencefalografi (MEG) til at undersøge de neurale processer, der ligger til grund for stresseffekter påfølelsesmæssig hukommelsesdannelsemed høj tidsmæssig og rumlig opløsning og et særligt fokus på theta-oscillationer, der tidligere var impliceret i mnemonisk binding. Raske deltagere(n=53) gennemgik en stress- eller kontrolprocedure, før de kodede følelsesmæssigt neutrale og negative billeder, mens MEG blev optaget. Hukommelsen til billederne blev undersøgt i en genkendelsestest 24 timer efter kodning. I denne genkendelsestest modulerede stress ikke den følelsesmæssige hukommelsesforbedring, men førte til signifikant højere tillid tilhukommelsefor negative i forhold til neutrale stimuli. Vores neurale data afslørede, at stress steghukommelsesrelateret thetaoscillationer specifikt i mediale temporale og ocdpitoparietale regioner. Yderligere opstod denne stress-relaterede stigning i theta-kraft under hukommelsesdannelse for følelsesmæssigt negative, men ikke for neutrale stimuli. Disse resultater indikerer, at akut stress i den mediale temporallap kan forstærke svingninger med en frekvens, der er ideelt egnet til at binde elementerne i en igangværende følelsesmæssig episode, hvilket kan repræsentere en mekanisme til at lette lagringen af ​​følelsesmæssigt fremtrædende begivenheder, der fandt sted i kontekst af et stressende møde.

1. Introduktion

Stress har stor indflydelse på vores hukommelse. Forskning gennem de seneste årtier har vist, at stress omkring indkodningstidspunktet kan øge hukommelsesdannelsen, hvorimod stress før retentionstest svækker hukommelseshentning (Schwabe et al., 2012; Roozendaal og McGaugh, 2011; Jo¨els et al., 2011; De Quervain et al., 1998). Interessant nok ser både de forstærkende effekter af stress på hukommelsesdannelse og de skadelige virkninger på hukommelseshentning ud til at være mest udtalte for følelsesmæssigt ophidsende information (Shields et al., 2017; Buchanan et al., 2006; Cahill et al., 2003). Især kan den forbedrede (emotionelle) hukommelsesdannelse under stress have vigtige implikationer for vores forståelse af stressrelaterede psykiske lidelser, såsom angstlidelser eller posttraumatisk stresslidelse (PTSD; De Quervain et al., 2017; Pitman et al., 2012; Hyman, 2005; Dalgleish og Watts, 1990).

Hendrik Heinbockel a, Conny WEM Quaedflieg a,b, Till R. Schneider c, Andreas K. Engel c, Lars Schwabe a,*

a Department of Cognitive Psychology, Universit¨ at Hamburg, 20146, Hamborg, Tyskland b Institut for Neuropsykologi og Psykofarmakologi, Maastricht University, Maastricht, 6229 ER, Holland c Institut for Neurofysiologi og Patofysiologi, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Hamburg, 20246 , Tyskland

I betragtning af disse vigtige implikationer, et væld af undersøgelser rettet mod at belyse de hjernemekanismer, der er involveret i indvirkningen af ​​stress på følelsesmæssig hukommelsesdannelse. Det er velkendt, at de hormoner og neurotransmittere, der frigives som reaktion på en stressende begivenhed, såsom noradrenalin og glukokortikoider, virker direkte på hjerneområder, der er kritiske for hukommelsesdannelse, såsom den præfrontale cortex eller mediale temporallap, inklusive hippocampus (Qin) et al., 2012; Lovallo et al., 2010; Arnsten, 2009; Pruessner et al., 2008; Kim og Diamond, 2002). Desuden er noradrenalin blevet foreslået at initiere en storstilet netværksrekonfiguration, hvilket resulterer i en bias mod det såkaldte 'salience-netværk' (Hermans et al., 2011, 2014), som prioriterer følelsesmæssigt fremtrædende information og dermed kan fremme følelsesmæssig hukommelse dannelse. Overbevisende forskning i gnavere førte yderligere til en model, ifølge hvilken den forbedrede (emotionelle) hukommelsesdannelse under stress skyldes det interaktive samspil mellem noradrenalin og glukokortikoider i den basolaterale del af amygdala, som derefter modulerer hukommelseslagringsprocesser i andre hjerneområder, såsom hippocampus eller dorsale striatum (Roozendaal et al., 2006, 2009; McGaugh og Roozendall, 2002). Selvom denne model oprindeligt var baseret på undersøgelser af gnavere, er der også beviser fra mennesker i overensstemmelse med forudsigelserne i denne model (Van Stegeren, 2008; De Quervain et al., 2007; Buchanan et al., 2006; Cahill et al. , 2003).

Klik for at Cistanche udtrække pulver til hukommelse

Mest menneskelig forskning i de processer, der ligger til grund for hukommelsesdannelse under stress, brugte funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI), som har en fremragende rumlig, men begrænset tidsmæssig opløsning. Følgelig forbliver den tidsmæssige bearbejdningsdimension af de mekanismer, hvorigennem stress ændrer hukommelsen, mindre godt forstået. Indledende beviser fra undersøgelser med elektroencefalografi (EEG) viser, at stress modulerer begivenhedsrelaterede potentialer, der er impliceret i hukommelsesdannelse (Wirz et al., 2017; Quaedflieg et al., 2013; Wirkner et al., 2013) og i det mindste nogle af disse effekter syntes at være specifik for følelsesmæssigt ophidsende materiale (Weymar et al., 2012). Det er vigtigt, at der også er indledende beviser, der tyder på, at stress kan modulere aktiviteten i theta-båndet (G¨ partner et al., 2014). Theta-oscillationer kan være af særlig interesse for stress-effekter på hukommelsen på grund af deres formodede rolle i hukommelsesdannelse (Sauseng et al., 2010; Buzs' Aki og Moser, 2013; Nyhus og Curran, 2010). Interessant nok tyder gnaverdata på, at stress kan påvirke theta-aktivitet specifikt i den mediale temporallap (Ghosh et al., 2013; Jacinto et al., 2013). EEG-studier hos mennesker mangler denne grad af rumlig opløsning, og derfor forbliver de spatio-temporelle korrelater, gennem hvilke (emotionelle) minder opbygges under stress, uhåndgribelige. På dette tidspunkt er det vigtigt at bemærke, at neuroimaging-metoder, såsom EEG eller MEG, er korrelative og derfor ikke tillader kausale slutninger om forholdet mellem hjerneaktivitet og den undersøgte kognitive proces. For at undersøge den kausale rolle af theta-aktivitet i hukommelsen kræves undersøgelser, der anvender hjernestimuleringsteknikker, der direkte modulerer theta-aktivitet. Sådanne beviser kommer fra en nylig undersøgelse, der viser, at tACS, men ikke simuleret stimulering, i theta-området (6 HZ) anvendt over den højre fusiforme region øgede den associative hukommelsesydelse (Lang et al., 2019). Disse resultater indikerer, at en stigning i theta-kraften faktisk kan være mekanisk relateret til hukommelsesprocesser.

I det nuværende eksperiment udnyttede vi magnetoencefalografi (MEG), som muliggør måling af neural aktivitet med en høj tidsmæssig og rumlig opløsning for at belyse den underliggende neurale signatur af følelsesmæssig hukommelsesdannelse kort efter en stressende begivenhed. med særligt fokus på potentielle ændringer i medial temporal theta-aktivitet. Til dette formål gennemgik raske deltagere en psykosocial stress- eller kontrolprocedure, før de kodede en række neutrale og følelsesmæssigt ophidsende billeder, mens MEG blev optaget. Hukommelsen blev testet i en genkendelsestest 24 timer senere. For at undersøge den neurale underbygning af (emotionel) hukommelsesdannelse efter stress, brugte vi en efterfølgende hukommelsesanalyse, der kontrasterede den neurale aktivitet under kodning af efterfølgende huskede og glemte stimuli. Vi forudsagde, at akut stress ville forbedre hukommelsen specifikt til følelsesmæssigt ophidsende begivenheder, og at følelsesmæssig hukommelsesdannelse under stress ville være forbundet med øget theta-aktivitet i hippocampus.

2. Materialer og metoder

2.1. Deltagere og eksperimentelt design

Vi rekrutterede 67 raske, højrehåndede voksne med normalt eller korrigeret til normalt syn (35 kvinder, 32 mænd; alder=19–35 år, gennemsnitlig=25.05 år, SD {{10} }.72 år). Eksklusionskriterier blev kontrolleret i et standardiseret interview og omfattede en historie med enhver neurologisk eller psykiatrisk sygdom, rygning, stofmisbrug, indtagelse af ordineret medicin, tidligere deltagelse i stressprotokollen. Kvinder blev kun inkluderet, hvis de ikke brugte hormonprævention og ikke blev testet under deres menstruation, fordi disse faktorer kan påvirke det endokrine stressrespons (Kudielka og Kirschbaum, 2005). Deltagerne blev bedt om ikke at drikke kaffe eller andre koffeinholdige drikkevarer og ikke at dyrke motion på dagen for forsøget. Derudover blev de bedt om ikke at spise eller drikke andet end vand 2 timer før eksperimentet. Deltagerne blev pseudo-tilfældigt tildelt stress- eller kontrolgruppen for at opnå et sammenligneligt antal mænd og kvinder pr. gruppe. Alle deltagere gav skriftligt informeret samtykke og modtog en økonomisk kompensation for deltagelse. Studieprotokollen blev godkendt af den lokale etiske komité ved Fakultetet for Psykologi og Human Bevægelsesvidenskab ved Universität Hamburg.

Fourteen participants were excluded from analyses due to excessive head movement during MEG (mean displacement >20 mm, n =3), dukker ikke op på dag 2 (n= 4) eller tekniske problemer (n =7), hvilket efterlader en endelig prøve på 53 deltagere (27 mænd og 26 kvinder, alder 19-35, gennemsnitlig=24.6,SD =3.74, ingen aldersforskel mellem grupper,t2=0.675,p=.502 ,d=0.085). En a priori potensberegning med G*Power (Faul et al, 2007) indikerede, at en stikprøvestørrelse på N=46 er påkrævet for at detektere agroup× valensinteraktionseffekt med en størrelse på f=0.25 ( a=0.05;1-f=0.90).

2.2. Eksperimentel procedure

Testning blev udført på to på hinanden følgende dage med et interval på ca. 24 timer: Dag 1 inkluderede den eksperimentelle stressinduktion og en billedkodningsopgave i MEG efterfulgt af en ikke-relateret opgave, der er rapporteret andetsteds (Ouaedflieg et al, 2020). , denne opgave involverede et tænke/ikke-tænk-paradigme (Anderson og Green, 2001), hvor deltagerne blev bedt om at lære og efterfølgende genkalde ord-ansigt-par, som var forskellige fra de stimulusmaterialer, der blev brugt i indkodningsopgaven og ikke omfattede en følelsesmæssig komponent, hvilket gør interferens (Lechner et al, 1999) eller adfærdsmæssige tagging-effekter (Vishnoi et al, 2016) ret usandsynlige. Dag 2 inkluderede genkendelseshukommelsestesten. Derudover blev et strukturelt MR-billede erhvervet fra alle deltagere i en separat session. For at kontrollere døgnrytmen af ​​stresshormonet kortisol foregik al test om eftermiddagen og tidlig aften. For at kontrollere potentielle gruppeforskelle i depressiv stemning og angst gennemførte deltagerne Beck Depression Inventory (BDI; Beck et al, 1961) og State-Trait Anxiety Inventory (STAI; Spielberger, 1983) før eksperimentet

2.2.1. Eksperimentel dag 1: sres og kontrol manipulation

For at fremkalde akut psykosocial stress blev deltagere i stresstilstanden udsat for Trier Social Stress Test (TSST; Krs Baum et al, 1993), et standardiseret paradigme i eksperimentel stressforskning. Deltagerne blev først bedt om at angive den ønskede stilling, og efter en 3-min. forberedelsesperiode blev de bedt om at give en 5-min. fri tale om deres kvalifikationer til det ønskede job. Derefter skulle deltagerne udføre en 5-min. hovedregningsopgave (tæller tilbage fra 2043 i trin af 17). Begge opgaver blev udført foran et panel af to ikke-forstærkende udvalgsmedlemmer (1 mand, 1 kvinde), klædt i hvide laboratoriefrakker. Panelet blev introduceret som eksperter i adfærdsanalyse og skulle virke temmelig koldt, ikke-forstærkende og ikke-reagerende på spørgsmål fra deltagerne. Derudover blev deltagerne videofilmet under TSST, og optagelsen blev vist på en tv-skærm placeret bag TSST panelet.

I kontroltilstanden var deltagerne engageret i to opgaver af samme varighed. Den første opgave omfattede en fri tale om den sidste bog, de læste, en film, de så, eller en feriedestination, de tog til. I den anden opgave talte deltagerne frem i trin på 15. Det er vigtigt, at der ikke var noget panel til stede, og ingen videooptagelser blev taget.

For at vurdere den vellykkede stressinduktion tog vi subjektive vurderinger, blodtryk, hjertefrekvens og spytprøver på flere tidspunkter før og efter den eksperimentelle manipulation. Vi målte humørsvingninger ved hjælp af negativ affekt-underskalaen af ​​tilstandens positive og negative affekt-skema (PANAS; Watson et al, 1988). Derudover blev deltagernes vurdering af stress, ubehagelighed og vanskelighed ved den eksperimentelle manipulation målt på en visuel analog(VAS)skala fra 0 (slet ikke) til 100 (ekstremt) direkte efter den eksperimentelle manipulation. Blodtryk og hjertefrekvens (armmanchet; Omron Healthcare Europe BV) blev målt ved baseline, før, under og umiddelbart efter den eksperimentelle manipulation, og da deltagerne forlod MEG (dvs. -25,{{4} }, plus 10, plus 15, plus 90 minutter i forhold til TSST-debut). Spytprøver blev opnået før og umiddelbart efter den eksperimentelle manipulation, før indkodningsopgaven, efter indkodningsopgaven også ved slutningen af ​​dag 1 (dvs. -1, plus 15, plus 30, 470, plus 105 min. i forhold til begyndelsen af ​​den eksperimentelle manipulation). Ved afslutningen af ​​dataindsamlingen blev cortisol analyseret fra spytprøver med en luminescensanalyse (IBL International, Hamborg, Tyskland).

2.2.2. Eksperimentel dag 1: billedkodningsopgave

Stimulusmaterialer til hukommelsesopgaverne bestod af 300 følelsesmæssige negativer og 300 følelsesmæssigt neutrale billeder taget fra International Affective Picture System (IAPS; Lang og Bradley, 2007). Et hundrede og halvtreds billeder af hver valens blev brugt som stimuli under kodning på dag 1, de resterende 300 billeder (150 negativer, 150 neutrale) blev brugt til genkendelsestesten på dag 2, der repræsenterede nye elementer.

Cirka 20 minutter efter den eksperimentelle manipulation udførte deltagerne billedkodningsopgaven i MEG. I denne opgave blev 150 neutrale og 150 negative billeder præsenteret i pseudorandomiseret rækkefølge (ikke mere end tre følelsesmæssige eller neutrale billeder i træk) på en computerskærm ved hjælp af MatLab (version R201Zb; The MathWorks). Hvert billede blev præsenteret i 2 s midt på skærmen. Bagefter dukkede en skala op i den nederste del af skærmen, der bad deltagerne om at vurdere intensiteten (1-4: ankre: 1=ikke intens overhovedet.4= meget intens) af det præsenterede billede. Mellem stimuli blev et fikseringskryds præsenteret for et tilfældigt interval mellem 2 og 3 s. Deltagerne blev bedt om at huske alle præsenterede billeder. Denne indkodningssession tog omkring 30 min.

2.2.3. Eksperimentel dag 2: genkendelsestest

For at kontrollere for potentielle gruppeforskelle i stressniveauer før hukommelsestesten blev blodtryk og hjertefrekvens målt, og endnu en spytprøve blev indsamlet i begyndelsen af ​​dag 2. For at vurdere hukommelsesydelsen af ​​billederne kodet på dag 1, blev en genkendelse test programmeret i MatLab (version R2017b; The MathWorks) blev præsenteret på en computerskærm. Denne genkendelsestest inkluderede de 300 billeder, der blev kodet på dag 1, samt 300 nye billeder. Gamle og nye billeder blev igen præsenteret i pseudorandomiseret rækkefølge (ikke mere end tre nye eller gamle billeder i træk). Hvert emne blev præsenteret i 4 s, og deltagerne blev bedt om at angive, om billedet blev præsenteret på dag 1 ('gammelt) eller ej ('nyt') via knaptryk. Hvis et billede blev klassificeret som "gammelt", blev deltagerne yderligere bedt om at vurdere tilliden til deres beslutning (1-4; ankre:1=meget usikker, 4=meget selvsikker; Yonelinas et al, 2005). Hvert forsøg blev efterfulgt af et fikseringskryds på 2 s.

2.3 Statistiske analyser

For at teste den vellykkede stressinduktion blev data om subjektive vurderinger, vitale tegn og spytkortisol analyseret ved brug af 2 x 2 gentagne målinger ANOVA'er (Type II) med faktorgruppen mellem forsøgspersoner (stress/kontrol) og inden for emnet faktor tid. . Under indkodningsopgaven på dag 1 vurderede deltagerne intensiteten af ​​de præsenterede billeder. Vi testede potentielle forskelle i den udtrykte intensitet ved hjælp af en 2×2 gentagne målinger ANOVA (Type II) med faktorgruppen mellem forsøgspersoner (stress/kontrol) og inden-subjekt faktor valens (negativ neutral). At analysere ydeevnen i genkendelsesopgaven beregnede vi hits og falske alarmer samt sensitivitetsindeksets primtal, baseret på signaldetektionsteori (Wickens, 2002), separat for stimuli af neutral og negativ valens. Hvert af disse mål blev analyseret ved hjælp af 2 × 2 gentagne målinger ANOVA'er (Type I) med faktorgruppen mellem forsøgspersoner (stress/kontrol og inden for emnet faktor valens (negativ/neutral). Desuden testede vi potentielle forskelsreferencer anerkendt fortroligt med en 2×2 gentaget ANOVA (Type I) inklusive faktorgruppen mellem forsøgspersoner (stress/kontrol og den inden-undersøgte faktor valens (negativ/neutral). I en yderligere, eksplorativ analyse af potentielle kønsforskelle , føjede vi faktoren køn (mand ys, kvinde) til denne model. For at relatere hukommelsesydelse, hukommelsessikkerhed og theta-styrke til subjektive og objektive stressparametre, blev Pearson-korrelationer brugt ved at udnytte ændringer i kortisol, systolisk blodtryk og score på den negative PANAS-skala (før-til-post-stress). Cortisol-værdier blev log-transformeret, og arealet-under-kurven-stigningen fra præ-stress til peak (plus 30 min i forhold til TSST-debut) blev brugt. Til systolisk blodtryk, den absolutte Skiftet mellem forspænding og peak (under TSST) blev brugt. For at modvirke problemet med multiple sammenligninger blev der anvendt holmkorrektion (Holm, 1979. I overensstemmelse hermed rapporteres korrigerede p-værdier.

Alle dataanalyser blev udført med R version 3.3.6(R Core Team, 2017). Alle rapporterede p-værdier er to-halede, og Greenhouse-Geisser korrektion blev anvendt, hvis det var nødvendigt. Signifikante ANOVA-resultater blev fulgt op af passende post-hoc tests. Før slutningsstatistiske procedurer blev data kontrolleret for normalfordeling (Shapiro-Wilk-test), varianshomogenitet (Levene-Test) samt udligninger.

2.4. Strukturel MR-opsamling

MR-målinger blev opnået på en 3 T Siemens Magnetom Prisma-scanner udstyret med en 32-kanalhovedspole. Et højopløsnings T1--vægtet anatomisk billede (voxelstørrelse=1 × 1 × 1 mm) blev erhvervet til senere kildeanalyse af MEG-dataene.

2.5. MEG dataopsamling

MEG blev erhvervet med en hastighed på 1200 Hz med et 275-kanalsystem med hele hovedet (Omega 2000, CTF Systems Inc.), anbragt i et elektrisk og magnetisk afskærmet rum. Yderligere Ag/AgCl-elektroder blev anvendt til at måle horisontalt og vertikalt elektrookulogram (EOG) og elektrokardiogram (EKG). Hovedpositionen i forhold til MEG-sensorer blev overvåget online under hele optagelsen og korrigeret, så snart bevægelsen oversteg 5 mm ved hjælp af tre referencepunkter (nasion, venstre og højre ydre øregang).

2.6. MEG databehandling

Alle analyser af MEG-dataene blev udført i MatLab (version R2017b; The MathWorks) ved hjælp af enten specialfremstillede scripts eller funktioner fra FieldTrip-værktøjskassen (Oostenveld et al.2011).

2.6.1.Forbehandling

Data blev importeret til MatLab og filtreret mellem 0.5 og 120 Hz (MEN-filter, lavpasfilter 4. orden, højpasfilter 3. orden) og specifikt filtreret for linjestøj ved hjælp af båndstopfiltre for relevante frekvensintervaller(49.5-50.5 Hz,99.5-100.5 Hz). Signaler blev efterfølgende resamplet til 400 Hz. Rådata blev derefter opdelt i 6 s epoker (-2 til plus 4 s i forhold til stimulusstart). Alle epoker blev yderligere nedværdiget baseret på det gennemsnitlige signal fra hele forsøget. For at fjerne artefakter relateret til SQUIDjumps, muskelartefakter eller ekstern støj, brugte vi semi-automatisk detektion baseret på foruddefinerede tærskler (Quaedflieg et al, 2020). Efter denne procedure blev i gennemsnit 85 procent af alle forsøg (SD=10 procent) bibeholdt i hvert datasæt. I næste trin beregnede vi en udvidet infomax-uafhængig komponentanalyse ved hjælp af 'runica'-kommandoen (ICA, stop-kriterium: vægtændring<10~') to="" identify="" and="" reject="" components="" related="" to="" eye-blinks="" or="" heart-beat.="" these="" components="" were="" identified="" by="" visual="" inspection="" of="" time="" courses="" and="" corresponding="" brain="" topographies.="" on="" average="" 5(±sd:1.6;="" range="" 2-10)="" components="" reflecting="" either="" cardiac="" or="" electro-ocular="" activity="" were="" removed="" before="" back-projecting="" the="" signals="" into="" 2="">

2.6.2.Frekvensanalyse

Spektral dekomponering af MEG-data blev udført ved hjælp af glidende Hanning-vinduer ({{0}} Hz,1-Hz-trin, fem-cyklus-vindue, interval:-2 til 4 s i forhold til stimulusstart ). De enkelte forsøg blev log-transformeret (Grandchamp og Delorme, 2011; Smulders et al, 2018) og baseline-korrigeret (absolut baseline-korrektion -1 til 0 s i forhold til stimulusstart). De spektrale data blev derefter beregnet som gennemsnit pr. stimulustype (negativ og neutral valens; husket og ikke husket) på tværs af deltagere i henholdsvis forsøgs- og kontrolgruppen.

2.6.3. Sjæleanalyse

Lokalisering af frekvensspecifik kildeaktivitet blev udført med dynamisk billeddannelse af kohærente kilder (DICS; Gross et al, 2001) stråleformende teknik, der udnyttede alle 275 sensorer (magnetometer og gradiometer). Volumenledningsmodeller blev skabt ved hjælp af en enkeltskals volumenledermodel (Nolte, 2003), baseret på det T1-vægtede strukturelle magnetiske resonansbillede (MRI; Siemens Mag-netom Prisma) fra hver deltager. For tre deltagere var der intet T1 MR-billede tilgængeligt, og følgelig blev standard MNI 152 hjerneskabelonen brugt. Individuelle MEG-sensorpositioner blev justeret til MR-billederne baseret på tre fiducials (venstre og højre akustisk meatus, nasion) ved hjælp af stiv kropstransformation. Segmentering af hjernevæv blev udført ved hjælp af SPM12-softwaren. Hovedmodeller blev afledt af individuelle MR-billeder ved hjælp af en enkelt-skal volumenledermodel (Nolte, 2003). Et skabelongitter af kildepositioner blev brugt (6 mm mellemrum). Efterfølgende blev lead field-matricer beregnet for hver deltager ved hjælp af de individuelle MEG-sensorpositioner tilpasset den individuelle hovedmodel og kildegitteret. Bruttospektrale tæthedsmatricer af MEG-dataene blev beregnet for tidsvinduet og frekvensen, hvilket afslørede en signifikant forskel i frekvensdataene. Reguleringsparameteren blev sat til 入=0.05. Fælles rumlige filtre blev beregnet ved at tage et gennemsnit af de tværspektrale tæthedsmatricer på tværs af alle stimulustyper og betingelser. Effektestimater i hver kilde blev estimeret ved at multiplicere de fælles filtre med den tværspektrale tæthedsmatrix for hver stimulustype.

2.6.4. MEG analyse

Alle følgende statistiske analyser af MEG-data var centreret omkring spektral- og kildeeffektforskelle under umiddelbar kodning (0-1 s). Kontrastspecifikke effekter på helhjernesensoren og kildeniveauet blev testet med klyngebaserede permutationstests (10.000 permutationer for at korrigere for flere sammenligninger; Maris og Oostenveld, 2007). Denne tilgang tillader test for statistiske forskelle i datasæt i stor skala uden behov for forudgående antagelser om placeringen af ​​effekter, mens der kontrolleres for flere sammenligninger. Prøverne blev grupperet på et niveau på =0.05. Klynger med en Monte Carlo-værdi på.05 og mindre rapporteres som signifikante. Før de statistiske tests på kildeniveau, uddelte vi hjernerummet ved hjælp af en anatomisk maske (AAL; Tzour-io-Mazoer et al, 2002) for at reducere beregningsmæssig indsats og øge fortolkningen.

I et første trin sammenlignede vi spektraleffektforskelle mellem negative og neutrale forsøg uafhængigt af gruppe- og hukommelsesydelse i theta-frekvensområdet (4-7 Hz) ved hjælp af en afhængig prøveklyngebaseret permutations-t-test. På denne måde var vi i stand til at identificere de nøjagtige tidsvinduer for, hvor en signifikant forskel mellem begge stimuluskategorier var til stede, og kunne samtidig undersøge den distinkte rolle af theta-oscillationer under følelsesmæssig hukommelsesdannelse (Hsieh og Ranganath, 2014; Lega et al., 2012 ). Derefter blev datavinduer svarende til signifikante frekvensklynger fremskrevet til kildeniveauet og gennemsnittet over interesseområder ved hjælp af AAL Atlas. Kildedata blev derefter sammenlignet med afhængige prøveklyngebaserede permutations-t-tests.

I det næste trin udførte vi en efterfølgende hukommelsesanalyse for at relatere den neurale signatur af billedkodning på dag 1 til den faktiske hukommelsesydelse på dag 2. Vi opdelte derfor dataene for dag 2-genkendelsesopgaven for valens, og om billeder blev korrekt genkendt eller ej. MEG-dataene blev efterfølgende opdelt i overensstemmelse hermed for at organisere MEG-dataene for hver deltager i følgende kategorier: Negativt husket, Negativt glemt, Neutralt husket og Neutralt glemt. Da den indledende analyse afslørede en signifikant forskel i spektral theta-styrke mellem negative og neutrale forsøg, var yderligere analyser også primært fokuseret på theta-frekvensområdet (4-7 Hz). Vi fratrak theta-kraften af ​​glemte forsøg fra huskede forsøg for at bevare hjerneaktivitet forbundet med at huske. Dernæst udvidede vi analysen ved at tilføje faktorgruppen (stress vs. kontrol, og efterfølgende sammenlignede vi spektrale effektforskelle af negative (huskede-glemt) og neutrale (huskede-glemt) forsøg separat mellem stress- og kontrolgrupper. Uafhængig prøveklyngebaseret Permutationstest blev beregnet for at finde det nøjagtige tidsvindue, hvor en signifikant forskel mellem begge stimuluskategorier var til stede. Datavinduer svarende til signifikante frekvensklynger blev projiceret til kildeniveauet og gennemsnittet over interesseområder ved hjælp af AAL Atlas. Kildedata blev derefter sammenlignet med klyngebaserede permutations-t-test på kildeniveau.

3. Resultater

3.1. Succesfuld stressinduktion

Kort før billedkodningen i MEG på dag 1 gennemgik deltagerne enten TSST (n =28) eller en ikke-stressende kontrolmanipulation (n=25). Betydelige stigninger i subjektive stressvurderinger, blodtryk og spytkortisol bekræftede den vellykkede stressinduktion gennem TSST. Deltagerne i stressbetingelsen oplevede den eksperimentelle manipulation som væsentligt mere stressende (tes1=-6.893,s.<.001,d=1.896), unpleasant="" (ts1)=""><.001,d=1.726), and="" difficult="" (tu)=""><.001,d =="" 2.883)than="" par-ticipants="" in="" the="" control="" condition="" (table="" 2).="" negative="" mood="" state,="" as="" measured="" with="" the="" negative="" affect="" subscale="" of="" the="" panas,="" increased="" significantly="" in="" response="" to="" the="" tsstbut="" not="" after="" the="" control="" manipu-lation(time="" ×group="" interaction:="" f7)=""><.001,'.=.203;table 1).="" post-hoc="" tests="" revealed="" significantly="" higher="" negative="" affect="" ratings="" in="" the="" stress="" group="" compared="" to="" the="" contral="" group="" after="" the="" experimental="" manipulation(t()=""><.001,d =1.597),="" whereas="" groups="" did="" not="" differ="" in="" their="" negative="" affect="" score="" at="" baseline="" (t(⑤1)="-1.779,p=.081,d">

Systolisk og diastolisk blodtryk steg signifikant i stressgruppen sammenlignet med kontroller, hvilket afspejles i en signifikant tids ×gruppeinteraktion (systolisk: Fa1s)=19.68,p<.001, tp=""><.001,7p=.151;fig.1a and="" b)).post-hoc="" tests="" revealed="" that="" participants="" exposed="" to="" the="" tsst="" had="" significantly="" higher="" blood="" pressure="" than="" participants="" in="" the="" control="" group="" during="" the="" experimental="" manipulation="" (systolic:="" true)=""><.001, d="1.379;" diastolic:="" t(51)="−" 3.801,="" p="" <="" .001,="" d="1.046)" and="" directly="" after="" the="" experimental="" manipulation="" (systolic:="" t(51)="−" 3.603,="" p="" <="" .001,="" d="0.991;" diastolic:="" t(51)="−" 3.239,="" p=".002," d="0.891)," whereas="" groups="" did="" not="" at="" baseline="" (systolic:="" t(51)="−" 0.921,="" p=".361," d="0.253;" diastolic:="" t(51)="−" 0.841,="" p=".404," d="0.231)." furthermore,="" there="" was="" a="" significant="" time="" ×="" group="" interaction="" for="" heart="" rate="" (f(4,182)="5.89," p=".001," ƞ2="" p=".105;" fig.="" 1c).="" post="" hoc="" tests="" indicated="" that="" the="" heart="" rate="" increased="" significantly="" from="" baseline="" to="" post-treatment="" in="" the="" stress="" group="" (t(27)="3.357," p=".002," d="0.597)," whereas="" there="" was="" no="" such="" increase="" in="" control="" participants="" (t(24)="−" 0.911,="" p=".371," d="0.102).">

Endelig steg spytkortisol som reaktion på TSST, men ikke efter kontrolproceduren (tid × gruppeinteraktion: F(2,96)=10.67, p < .001,="" ƞ2="" p=".179" fig.="" 1d).="" stressgruppen="" havde="" signifikant="" højere="" kortisolkoncentrationer="" end="" kontroller="" umiddelbart="" før="" indkodningsopgaven="" startede="" (dvs.="" 20="" minutter="" efter="" tsst-debut:="" t(51)="−" 3.046,="" p=".004," d="" {{16="" }}.838).="" grupper="" var="" ikke="" forskellige="" i="" kortisolkoncentrationer="" før="" den="" eksperimentelle="" manipulatian(tosu)="0.250,p=.803,d=0.068)," umiddelbart="" efter="" den="" eksperimentelle="" manipulation(ts1="" )="-1.900,p=.063,d=0.522),og" 55="" minutter="" efter="" den="" eksperimentelle="" manipulation(tus="-1.482.D{{35}" }.d="">

3.2 Forbedring af følelsesmæssig hukommelse

For at vurdere stress-relaterede ændringer i følelsesmæssig hukommelse og dens neurale underbygning, kodede deltagerne 15 0 neutrale og 15 {{10}} negative elementer i MEG-scanneren. På dag 1, under billedkodningsopgaven, blev deltagerne bedt om at vurdere intensiteten af ​​hver præsenteret stimulus. Som forventet blev negative billeder oplevet som signifikant mere intense (stress:2,13±0.36, kontrol: 2.24±0.43) end neutrale billeder (stress; 0.42 ± 0.26, kontrol: 0.37 ± 0.20; primært udtalt emotionalitet:Fus0)= 1389.35,p<.001,tp=.965).importantly, the="" stress="" and="" control="" groups="" did="" not="" differ="" in="" the="" emotional="" intensity="" ratings="" (all="" main="" and="" interaction="" effects="" including="" the="" factor="" group:="" all=""><1.10, all="" p="">.313, alle n2p<>

Omkring 24 timer efter kodning vendte deltagerne tilbage til laboratoriet for en overraskelsesgenkendelsestest. Det er vigtigt, at grupperne ikke var forskellige i negative affektniveauer, autonome mål eller spytkortisol før denne hukommelsestest (alt<1.613, allp="">.112, alle d<0.440; table2).="" overall,="" participants="" recognized="" 68.25="" percent="" of="" the="" pictures="" encoded="" on="" day="" 1="" correctly="" as="" 'old'(hits),="" whereas="" only="" 10.25="" percent="" of="" the="" new="" pictures="" were="" classified="" as="" old(false="" alarms),="" thus="" indicating="" very="" good="" memory="" performance.="" accordingly,="" the="" signal="" detection="" theory-based="" sensitivity="" measure="" prime="" yielded="" on="" average="" a="" high="" score="" of="">

Hukommelsen var generelt betydeligt bedre for negative end for neutrale genstande. som afspejlet i en øget hitrate (hovedeffektvalens Fa45 =87.82,s<.001,n2.=.661;fig.2a)and a="" significantly="" higher="" dprime="" (main="" effect="" valenrce:fa.49="10.24,p=.002," 7p=".176;Fig.">

selvom den falske alarmfrekvens også var forhøjet for negative sammenlignet med neutrale elementer (hovedeffektvalens: F(1,45)=36.95 p < .001,="" ƞ2="" p="" {="" {6}}="" .451;="" fig.="" 2b).="" resultater="" fra="" 2="" ×="" 2="" anova="" indikerede,="" at="" stress-="" og="" kontrolgrupperne="" ikke="" adskilte="" sig="" signifikant="" i="" genkendelseshukommelsens="" ydeevne="" udtrykt="" som="" dprime="" (alle="" hoved-="" og="" interaktionseffekter="" inklusive="" faktorgruppen:="" alle="" f="">< 0,50,="" alle="" p=""> 0,485, alle Ƞ2 p < .010;="" for="" hits="" og="" falske="" alarmer:="" alle="" f="">< 3.52,="" alle="" p=""> .067, alle Ƞ2 p < .073).="" til="" sidst="" sammenlignede="" vi="" de="" relative="" forskelle="" i="" genkendelsesevne="" mellem="" negative="" og="" neutrale="" stimuli="" inden="" for="" hver="" gruppe.="" resultater="" fra="" parrede="" t-test="" afslørede="" en="" signifikant="" øget="" hitrate="" for="" emotionelle="" i="" forhold="" til="" neutrale="" emner="" (stress:="" t(24)="8.022," p="">< .001,="" d="1.210;" kontrol:="" t(="" 21)="5.621," p="">< .001,="" d="1.147)" og="" flere="" falske="" alarmer="" for="" negative="" sammenlignet="" med="" neutrale="" stimuli="" i="" begge="" grupper="" (stress:="" t(23)="4." 187,="" p="">< .001,="" d="0.442;" kontrol:="" t(22)="4.419," p="">< .001,="" d="0.593)." for="" sensitivitetsparameteren="" dprime="" viste="" kun="" stressgruppen="" en="" signifikant="" højere="" ydeevne="" for="" negative="" sammenlignet="" med="" neutrale="" stimuli="" (t(25)="2.590," p=".015," d="0." 331),="" hvorimod="" denne="" forskel="" ikke="" var="" signifikant="" i="" kontrolgruppen="" (t(23)="1.953," p=".063," d="0.247)." denne="" forskel="" skal="" dog="" fortolkes="" med="" stor="" forsigtighed="" i="" betragtning="" af="" de="" ikke-signifikante="" interaktionseffekter,="" der="" er="" rapporteret="" ovenfor.="" udforskende="" analyser="" af="" korrelationerne="" mellem="" hukommelsesydelse="" (hits,="" falske="" alarmer,="" dprime)="" med="" ændringer="" i="" cortisol="" (auci),="" systolisk="" blodtryk="" (peak-baseline)="" og="" negativ="" panas-skala="" (post-pre)="" afslørede="" ikke="" en="" signifikant="" sammenhæng="" (="" alle="" r="">< 0,359,="" alle="" pkorrigerede=""> 0,160).

Hvis deltagerne klassificerede et billede som 'gammelt', skulle de yderligere angive tilliden til deres beslutning. Samlet set var deltagerne meget sikre på deres valg, hvilket afspejles af en gennemsnitlig konfidensvurdering på 3,52 (±0.21). Negative billeder blev generelt husket med højere sikkerhed end neutrale billeder (hovedeffekt emotionalitet: F(1,46)=8.49, p < .006,="" ƞ2="" p=".156)." interessant="" nok,="" mens="" konfidensvurderingerne="" var="" sammenlignelige="" for="" neutrale="" og="" negative="" elementer="" i="" kontroller="" (t(20)="0.233," p=".818," d="0.034)," var="" deltagere="" i="" stressgruppen="" genkendte="" negative="" elementer="" med="" signifikant="" højere="" sikkerhed="" end="" neutrale="" elementer="" (t(26)="4.552," p=""><.001, d="0.455;" gruppe="" ×="" valensinteraktion:="" f(1,46)="6.39," p=".015," ƞ2="" p=".122;" hovedeffektgruppe:="" f(1,46)="0.99," p="">< .236,="" ƞ2="" p=".021;" fig.="">

3.3 Eksplorative analyser af kønsforskelle

Selvom det nuværende studie ikke fokuserede på potentielle kønsforskelle og derfor ikke var tilstrækkeligt drevet til at opdage sådanne effekter, kørte vi en eksplorativ analyse, der testede for potentielle forskelle i påvirkningen af ​​stress på følelsesmæssig hukommelse hos mænd og kvinder. Mens sensitivitetsparameteren prime indikerede en generel stigning i hukommelsesydelse hos kvinder sammenlignet med mænd (hovedeffektkøn: Fu.46)=10.774,p=.002, .{ {5}}.190;t0)=4.205,s<.001,d=0.854), participants="" did="" not="" modulate="" the="" influence="" of="" stress="" on="" memory="" for="" neutral="" and="" negative="" events,="" neither="" for="" prime="" nor="" for="" hits,="" false="" alarms="" or="" confidence="" (group="" ×valence="" ×sex="" interactions:="" all="" f="" <="" 1.576,="" all="">.211, alle np<.033), thus="" suggesting="" that="" the="" impact="" of="" stress="" on="" emotional="" memory="" formation="" did="" not="" differ="" between="" men="" and="">

3.4. Stress øger theta-kraften i mediale temporale og occipital-parietale regioner under følelsesmæssig hukommelsesdannelse

I næste trin spurgte vi, om stress påvirkede de neurale processer, hvorigennem følelsesmæssige erindringer dannes. I et første trin analyserede vi spektral effekt forbundet med indkodning af negative og neutrale stimuli på sensorniveau, og kontrasterende sensorniveau theta-effekt (4-7 Hz) under negative og neutrale forsøg. Den klyngebaserede permutations-t-test afslørede en positiv klynge af sensorer, hvor theta-effekten var signifikant forøget i negativ i forhold til neutrale stimuli. Fra

{{0}} til 0,9 s efter stimulusstart blev theta-styrken øget i frontalsensorer (p= .001; ci-område=0.001;std<0.001;fig. 3a).following="" source="" analysis,="" spectral="" data="" were="" averaged="" over="" rois="" of="" the="" aal="" atlas="" and="" the="" subsequent="" cluster-based="" permutation="" t-tests="" on="" roi="" level="" revealed="" that="" the="" observed="" theta="" power="" difference="" related="" to="" the="" encoding="" of="" negative="" vs.="" neutral="" pictures="" originated="" from="" a="" cluster="" centered="" around="" frontal="" and="" temporoparietal="" brain="" regions="" (p=""><,001: ci-range=""><0.001; std=""><0.001; fig.="" 3b).="" these="" changes="" in="" source-level="" theta="" power="" did="" not="" differ="" between="" the="" stress="" and="" control="" groups="" (no="" cluster-p=""><0.05), suggesting="" that="" these="" changes="" may="" reflect="" general="" mechanisms="" of="" emotional="" processing="" that="" were="" not="" influenced="" by="">

Næste. vi fokuserede specifikt på nøglespørgsmålet i vores undersøgelse. om stress påvirkede mekanismerne for følelsesmæssig hukommelsesdannelse. Til dette formål kørte vi efterfølgende hukommelsesanalyser (dvs. kontrasterede efterfølgende huskede og glemte forsøg) for neutrale og negative emner og undersøgte, om stress- og kontrolgrupperne var forskellige i den neurale underbygning af hukommelsesdannelse for negative i forhold til neutrale stimuli, Cluster- Baserede permutationstests på sensorniveau afslørede, at theta-styrken blev signifikant øget under indkodningen af ​​negative stimuli (husket-glemt) i stressgruppen sammenlignet med kontroller (p= .038; ci-range { {5}}.004; std=0.002; Fig. 4A og B; se supplerende Fig. S1 for en separat afbildning hos stressede og kontroldeltagere) fra 0 til 0,9 s i forhold til stimulus begyndelse. Opfølgende kildeanalyser ved hjælp af klyngebaserede permutationstests på ROI-niveau afslørede, at den observerede theta-styrkeforskel stammede fra en klynge af den mediale temporallap og occipito-parietale regioner Q= .026; ci-område =0.003, std =0.002; Fg. 4C).

Mens stress påvirkede theta-aktivitet relateret til følelsesmæssig hukommelsesdannelse i occipito-parietale og mediale-temporale regioner. theta-kraft involveret i hukommelsen af ​​neutrale stimuli adskilte sig ikke mellem grupperne (sanseniveau; ingen klynge-D<,05). even="" when="" a="" more="" lenient="" threshold="" was="" used="" (a="0.1)," there="" was="" no="" group="" difference="" in="" theta="" activity="" associated="" with="" the="" encoding="" of="" neutral="" stimuli.="" explorative="" analyses="" of="" the="" correlations="" of="" theta="" activity="" with="" changes="" in="" cortisol="" (auci),="" systolic="" blood="" pressure="" (peak="" baseline),="" and="" negative="" panas="" scale="" (post-pre)did="" not="" reveal="" significant="" direct="" associations="" (all=""><.447, all="" p.eced="">0.156).

3.5. Epbratve analyser i yderligere frekvensbånd

Ud over vores hovedanalyse med fokus på stress-inducerede ændringer i theta-oscillationer relateret til følelsesmæssig hukommelsesdannelse, udførte vi undersøgende analyser i alfa(8-12Hz) og beta (13-30 Hz)-båndene. I alfabåndet kunne der findes en signifikant sensorstøv, hvilket afspejler et fald i alfaaktivitet for negative sammenlignet med neutrale stimuli, varierende fra 0.6 til 1s efter stimulusstart (p=.031; d-område=0.065; std=0.033). Den efterfølgende klyngebaserede permutationstest på kildeniveau afslørede dog ikke en signifikant klynge af alfa-aktivitet (ingen klynge-p<.05). in="" the="" beta="" band.="" a="" significant="" cluster="" of="" sensors="" was="" detected,="" ranging="" from="" 0.6="" to="" 1="" s="" after="" stimulus="" onset.="" hre,="" beta="" power="" was="" significantly="" decreased="" for="" negative="" compared="" to="" neutral="" stimuli="" (p=".015;ci-range" =0.044:="" std="0.023).Source" analysis="" revealed="" that="" the="" observed="" beta="" power="" difference="" associated="" with="" negative="" vs.="" neutral="" pictures="" originated="" from="" a="" wide-spread="" occipito-parietal="" duster="" of="" brain="" regions="" (p=""><.001;ci-range><0.001; std=""><>

For yderligere at afdække potentielle stresseffekter på den neurale underbygning af følelsesmæssig hukommelsesdannelse sammenlignede vi udforskende den spektrale kraft af alfa-(8-12 Hz)- og beta- (13-30 Hz)-båndene under kodningen af ​​følelsesmæssige stimuli mellem grupper. Vi sammenlignede derfor igen efterfølgende hukommelsesrelateret hjerneaktivitet for negative og neutrale elementer mellem grupper. For negative forsøg afslørede klyngebaserede permutationstests på sensorniveau ingen forskel i alfastyrke (ingen klynge-p<.05), yet="" a="" non-significant="" trend="" for="" a="" positive="" (stress="" >="" control)="" sensor="" cluster="" in="" the="" beta="" band="" from="" 0.4="" to="" 0.8s="" (p="063;c-range" =="" 0.005:="" std="0.002)." subsequent="" source="" analysis="" did="" however="" not="" reveal="" a="" significant="" cluster="" of="" activity="" (no="" cluster=""><,05). alpha="" and="" beta="" power="" are="" involved="" in="" the="" remembering="" of="" neutral="" stimuli="" did="" also="" not="" differ="" between="" groups="" (sensor-level:="" no="" cluster-p="" <="">

3.6. Kontrolvariabler Vi kontrollerede for potentielle gruppeforskelle i depressivt humør samt tilstands- og trækangst i begyndelsen af ​​dag 1 (tabel 3). Det er vigtigt, at stress- og kontrolgrupperne ikke adskilte sig i nogen af ​​disse variabler (depressiv stemning: t(51)=− 0.345, p=.730 , d=0.095, tilstandsangst: t(51)=− 1.098, p=.277, d=0.302; træk angst: t(51)=− 0,848, p=.399, d=0.233).

4. Diskussion

Stress-inducerede ændringer i følelsesmæssig hukommelsesdannelse er yderst relevante for mange sammenhænge, ​​herunder øjenvidneudsagn (Marr et al., 2021; Sauerland et al., 2016), uddannelsesmæssige omgivelser (Vogel og Schwabe, 2016) eller stress-relaterede psykiske lidelser (De Quervain et al., 2017; Pitman et al., 2012). Ikke desto mindre er de neurale mekanismer, der ligger til grund for ændringer i følelsesmæssig hukommelsesdannelse under stress, endnu ikke fuldt ud forstået, og især de tidsmæssige ændringer i mnemonisk behandling under stress forblev uhåndgribelige. Her brugte vi MEG til at studere det neurale grundlag for følelsesmæssig hukommelsesdannelse under stress med høj tidsmæssig og rumlig opløsning. På adfærdsniveauet fandt vi ikke en signifikant indflydelse af stress på den overordnede genkendelsespræstation, men fandt, at stress øgede følelsernes indflydelse på hukommelsessikkerheden. Endnu vigtigere afslørede vores neurale data, at stress øgede hukommelsesrelateret theta-aktivitet i mediale-temporale og occipito-parietale områder specifikt for følelsesmæssigt relevant materiale.

Theta-aktivitet menes at fungere som 'lim' i hukommelsesdannelse og at binde hjerneområder under hukommelseskodning gennem en stigning i oscillerende kraft (Hanslmayr og Staudigl, 2014; Buzs' Aki og Moser, 2013; Nyhus og Curran, 2010). Specifikt består episodiske hukommelser af flere elementer, der behandles i forskellige områder, som skal integreres under hukommelsesdannelse (og under senere hentning). Denne binding er afhængig af den præcise timing af neural aktivitet, som antages at være orkestreret gennem hippocampus theta-aktivitet (Clouter et al., 2017; Berens og Horner, 2017). Fra et neurofysiologisk perspektiv menes theta-oscillationer at virke som en drivkraft i hippocampus neuronal plasticitet, der letter hukommelsesdannelsesprocesser (Jutras et al., 2013; Huerta og Lisman, 1995). Vores resultater viser, at akut stress er ledsaget af øget theta-aktivitet under hukommelsesdannelse, hvilket kan pege på forbedret binding af de separate elementer i en episode under stress.

Det er vigtigt, at stigningen i theta-kraft under hukommelsesdannelse var specifik for negative stimuli og specifikt til stede i mediale temporale regioner og occipito-parietale områder. Dette resultatmønster er generelt i overensstemmelse med fremtrædende modeller for hukommelsesdannelse under stress, som antager, at stress specifikt letter behandlingen af ​​følelsesmæssigt ophidsende, fremtrædende materiale tæt forbundet med noradrenerg aktivering samt rollen af ​​de mediale temporale regioner, amygdala, og hippocampus i følelsesmæssig hukommelsesdannelse under stress (Schwabe et al., 2012; Jo¨els et al., 2011; Roozendaal et al., 2009). Desuden er det specifikt hippocampus theta, der er blevet forbundet med mnemonisk binding (Lega et al., 2012; Tesche og Karhu, 2000). Ud over hippocampus er der dog også tegn på, at følelsesmæssigt ophidsende stimuli fører til øget occipital aktivitet (Phan et al., 2002; Herrmann et al., 2008), hvilket tyder på, at følelsesmæssige stimuli prioriteres allerede under tidlig visuel behandling. Endvidere er der evidens for en funktionel sammenhæng mellem amygdala og områder involveret i tidlig visuel behandling (Tamietto, 2012; Amaral et al., 2003) og effekten af ​​følelsesmæssige stimuli på visuell cortex-aktivering er tæt forbundet med amygdalas respons (Furl et al., 2013; Morris et al., 2001). Den stressrelaterede stigning i theta-aktivitet i den occipitale cortex under følelsesmæssig hukommelsesdannelse kan således yderligere øge prioriteringen af ​​følelsesmæssigt fremtrædende information, såvel som bindingen af ​​visuelle repræsentationer, som kan være særligt relevante under stressende truende møder. Ud over den occipitale cortex var hukommelsesrelateret theta-aktivitet også signifikant øget i parietale områder. Parietal theta-aktivitet har oftest været relateret til arbejdshukommelse (Riddle et al., 2020; Sauseng et al., 2004) og hukommelseshentningsprocesser (Jacobs et al., 2006; Hebscher et al., 2019). Den stressrelaterede stigning i parietal theta kan således repræsentere en mekanisme, hvorigennem følelsesmæssigt fremtrædende begivenheder holdes længere i arbejdshukommelsen, hvilket kan fremme både håndteringen af ​​den igangværende situation og lagringen af ​​den specifikke begivenhed i langtidshukommelsen. Sammenfattende kan de stressrelaterede stigninger af følelsesmæssig hukommelsesrelateret theta-kraft i mediale temporale og occipito-parietale områder, som vi observerede her, repræsentere en mekanisme, der letter den mnemoniske binding af elementer i en episode inden for og på tværs af repræsentationsområder. Den forbedrede visuelle behandling af markante begivenheder samt deres længere tilgængelighed i korttidshukommelsen kan fremme den prioriterede lagring af følelsesmæssigt ophidsende begivenheder oplevet i forbindelse med et stressende møde. Selvom der er evidens, der tyder på en årsagssammenhæng mellem theta og hukommelse (Lang et al., 2019), er det på dette tidspunkt vigtigt at bemærke, at MEG-studier er korrelative af natur, og at der baseret på de nuværende data som sådan konklusionen, at ændringer i theta er en årsagsmekanisme, der ligger til grund for hukommelsesdannelse under stress, er muligvis ikke berettiget.

Hvordan kan stress have induceret de observerede stigninger i hukommelsesrelateret theta? Theta-kraft afspejler styrken af ​​en specifik oscillation af neuronale populationer. Især menes theta-oscillationer at være kritiske for dannelsen af ​​aktive neuronale ensembler og modifikationen af ​​synaptiske vægte (Buzs' aki, 2002). Det virker derfor rimeligt, at en modifikation af theta-oscillationer er direkte forbundet med ændringer i synaptisk plasticitet. Eksponering for akut stress udløser frigivelsen af ​​en cocktail af hormoner, peptider og neurotransmittere, hvoraf mange har en direkte effekt på neuronal aktivitet (Jo¨els og Baram, 2009; Kim og Diamond, 2002). For eksempel viser resultater fra dyreforsøg, at cortisol udøver en ikke-genomisk effekt på neuroner ved at blokere frigivelsen af ​​cAMP (Cyclic Adenosine Monophosphate; Vijayan et al., 2010), som spiller en central rolle i at mediere synaptisk transmission (Duman og Nestler , 1999). Således kan stressmediatorer såsom cortisol direkte have stimuleret aktiviteten af ​​neuroner, der genererer theta-frekvensoscillationer. På systemniveau er det især kendt, at samtidig glukokortikoid og noradrenerg aktivitet øger amygdala-aktivitet, som derefter modulerer aktivitet i andre hukommelsesrelaterede regioner såsom hippocampus (Kim et al., 2015; Richter-Levin og Akirav, 2000). Ydermere kan stressmediatorer inducere en storstilet netværksrekonfiguration til fordel for et 'salience-netværk' (Hermans et al., 2011, 2014), herunder for eksempel amygdalaen, som er tæt forbundet med andre mediale temporale regioner såvel som til visuelle repræsentationsområder (Meier et al., 2021; Wendt et al., 2011; Sabatinelli et al., 2009). Således kan den orkestrerede handling af et væld af forskellige stressmediatorer øge aktiviteten i hjerneområder, der er specialiseret i følelsesmæssig hukommelsesdannelse og yderligere fremme kommunikationen via et specifikt frekvensbånd (dvs. theta), der ser ud til at være særligt velegnet til mnemonisk binding af elementerne af en episode. I overensstemmelse med ideen om, at flere stressmediatorer driver neurale og adfærdsmæssige ændringer efter stress i interaktion, korrelerede enkelte stressmediatorer, såsom cortisol eller autonom aktivitet, ikke signifikant med ændringer i hukommelsesydelse, selvtillid eller theta-aktivitet.

Selvom vores billeddata viser en signifikant effekt af stress på den spatio-temporale neurale underbygning af følelsesmæssig hukommelsesdannelse, er det vigtigt at bemærke, at 24 timers forsinket genkendelsesydelse ikke adskilte sig mellem stress- og kontrolgrupperne. En potentiel forklaring på sidstnævnte kan relatere til den overordnede anerkendelsespræstation i nærværende undersøgelse. Deltagernes præstation var generelt høj, især for følelsesmæssigt negative billeder, hvilket kan have resulteret i en lofteffekt, hvilket ikke efterlod meget plads til en yderligere stressrelateret forbedring. I modsætning til en gratis genkaldelsestest, som involverer en aktiv søgeproces i hukommelsen, kræver genkendelsestest desuden kun en sammenligningsproces, som kan være mindre følsom over for stresseffekter. Der er i hvert fald også flere tidligere undersøgelser, der ikke fandt en signifikant effekt af stress på genkendelseshukommelsen (Meier et al., 2020; Hidalgo et al., 2015; Li et al., 2014; Quaedflieg et al., 2013) . Endelig er de diskrete gammel-nye svar i genkendelsestesten betydeligt mindre finkornede end vores neurale mål og kan derfor være mindre følsomme over for stresseffekter. Faktisk, da vi analyserede deltagernes tillidsvurderinger, som gav en mere finkornet analyse af hukommelsesydelse, observerede vi, at indflydelsen af ​​stimulus-emotionalitet på hukommelsestillid var signifikant højere hos stressede deltagere end hos kontroller. Interessant nok blev denne påvirkning af stress manifesteret i reduceret tillid til neutrale stimuli snarere end i øget tillid til hukommelsen for følelsesmæssige begivenheder. Dette fund tyder på en stærkere prioritering af hukommelse baseret på følelsesmæssig fremtræden efter stress, hvilket generelt er på linje med tidligere resultater, der tyder på, at stress eller ophidselse ikke kun kan forbedre hukommelsen for centrale træk ved en episode, men også reducere hukommelsen for mere perifer information (Kalbe et al. al., 2020; Kensinger et al., 2007).

Sammen giver vores data ny indsigt i den neurale underbygning, hvorigennem stress kan påvirke følelsesmæssig hukommelsesdannelse. Specifikt viser vi, at stress er ledsaget af en stigning i hukommelsesrelateret theta-aktivitet i mediale temporale og occipito-parietale områder. Det er vigtigt, at denne effekt specifikt blev observeret under kodningen af ​​følelsesmæssig ophidselse. men ikke neutrale, stimuli. De nuværende resultater tyder på, at stress øger neuronale oscillationer, der ser ud til at være ideelt egnede til at binde elementer af en episode, i områder, der vides at spille en fremtrædende rolle i følelsesmæssig hukommelsesdannelse. Gennem denne proces kan stress lette den langsigtede lagring af følelsesmæssigt fremtrædende begivenheder kodet i sammenhæng med et stressende møde, som kan være yderst adaptivt til at håndtere lignende fremtidige begivenheder. men kunne også bidrage til den smertefulde hukommelse for aversive oplevelser ved lidelser som PTSD.