综述：压力、记忆与预测脑 – 2026 Dirk Hellhammer奖

《Psychoneuroendocrinology》：Stress, memory, and the predictive brain – 2026 Dirk Hellhammer Award

　　

压力诱导的记忆增强（stress-induced memory enhancement）服务于更新环境模型（models of the environment）。
• 压力事件的记忆增强由期望违背（expectancy violation）驱动。
• 预测误差（prediction errors）门控压力对邻近事件记忆的影响。

1. 引言
研究人员提出，急性压力（acute stress）触发体内一系列反应，包括单胺类神经递质释放、交感神经系统激活以及下丘脑-垂体-肾上腺轴（hypothalamus-pituitary-adrenal axis, HPA轴）介导的糖皮质激素（glucocorticoids, GC）分泌，这些反应有助于即时应对压力源并准备未来挑战。压力对大脑的影响尤为显著，涉及海马（hippocampus）、杏仁核（amygdala）和前额叶皮质（prefrontal cortex）等区域，并引起大规模网络重组，从执行控制网络和默认模式网络转向显著性网络（salience network）。学习与记忆在压力适应中至关重要，普遍认为压力诱导的记忆变化具有适应性，但关键问题在于脑如何形成关于压力事件的记忆模型。若记忆形成仅取决于生理应激状态，则压力下所有邻近事件都会被详细记忆，这极其低效。研究人员提出，一种选择性机制通过预测误差（prediction errors, PEs）运作，即实际结果与预期之间的不匹配，压力特异性地增强压力事件及其周围中意外信息的记忆，从而优先更新模型。本观点文章将回顾压力对记忆形成的影响，介绍预测脑假说，讨论压力与预测脑的关系，并提供证据表明压力对记忆的影响取决于期望违背程度。

2. 应激下的记忆形成
压力事件通常比平淡事件记忆更生动。早期啮齿动物研究表明记忆强度与压力事件中的糖皮质激素浓度相关，人类研究也证实压力事件记忆显著优于非压力事件，且与自主神经激活程度直接相关。然而，记忆增强并非均匀：压力事件的中心特征常被更好记住，而外围或情境细节可能受损；同时，压力期间呈现的中性或无关材料记忆常减弱，这与海马参与减少有关。压力效应还延伸至时间上邻近的事件：事件编码后不久经历压力，其记忆通常增强，这归因于压力介质（如糖皮质激素与去甲肾上腺素）在基底外侧杏仁核（basolateral amygdala, BLA）的交互作用，进而调节海马等区域的记忆巩固。但这种增强并非普遍，对已习惯环境的动物或情绪中性刺激，压力效应减弱。压力对后续事件编码的影响则更可变，取决于压力发生时间与学习的相对时机：近端压力促进编码，远端压力可能损害记忆，且这种时间依赖性与快速儿茶酚胺作用和延迟基因组糖皮质激素作用的时间特征相关。总体而言，记忆增强并非全局性，而是依赖于刺激的情绪显著性和与压力源的相关性。

3. 预测脑
过去数十年，脑功能理解发生根本转变：脑被视为主动推理机器，不断预测未来事件。核心是自由能（free energy）原则，认为生物体必须最小化惊奇以维持内稳态。脑生成关于感觉输入的概率预测，并通过最小化预测与实际感觉之间的差异（即预测误差PE）来更新内部模型。这一过程基于层级推理系统，常通过贝叶斯推理（Bayesian inference）描述。预测编码（predictive coding）框架描述了神经回路如何通过层级间通信最小化预测误差：专用单元比较自上而下的预测与自下而上的感觉输入，产生预测误差信号并向上传播，高层则向下发送预测以抑制或塑造感觉输入。该框架最初发展于知觉和运动控制领域，如视觉系统中的重复抑制现象，现已被认为适用于学习、记忆等多种认知领域。

4. 记住意外事件
若脑主要目标是构建准确模型并最小化预测误差，则高预测误差事件应优先记忆，因其指示当前模型需更新。预测误差在经典联想学习理论（如Rescorla-Wagner模型）中已是核心要素。近年来证据表明，预测误差对海马依赖的情景记忆（episodic memory）形成同样关键。海马处理新颖性并代表认知模型，新颖或“Oddball”事件（高预测误差）被优先记忆，由前海马和邻近皮层检测，通过多巴胺能和去甲肾上腺素能机制促进编码。新颖性效应也扩展至周围刺激，如啮齿动物和人类中，新颖体验前后的事件记忆更好。更形式化的研究使用显式预测误差测量和认知建模，发现奖励学习任务中，与实际奖励结果偏差大的项目记忆更佳；在威胁学习范式（结合恐惧条件化和偶然编码）中，反复显示中性刺激在意外电击前比预期结果后记忆更好，且这种增强不能由单纯厌恶刺激或唤醒解释，而是由预测误差驱动。该效应伴随神经状态变化，包括θ振荡和类别信息重激活。这些发现表明，高预测误差事件及其周围信息被优先记忆，符合预测脑假说。

5. 压力与预测脑
急性压力常被视为对内稳态的威胁，但不可控性和不可预测性是压力事件的关键特征。例如，可预测电击的啮齿动物压力反应减弱，人类对不可预测刺激的疼痛或压力反应增强。压力常由新颖或陌生情境引发，这些情境具有高预测误差，且压力与预测误差的生理反应部分重叠，包括多巴胺能和去甲肾上腺素能系统激活。压力反应的习服现象进一步支持这一点：重复暴露于压力源（减少预测误差）显著减弱神经生理压力反应。一项研究使用层级贝叶斯模型显示，主观和自主神经反应与不可预测威胁的意外性和不可约不确定性相关，表明预测误差在压力反应中起核心作用。在认知和系统层面，预测误差触发自下而上加工以更新错误预期，而压力确实将活动从执行控制网络转向显著性网络，促进自下而上注意加工，并调节预测误差相关的强化学习过程。因此，压力与预测误差紧密相关，可被概念化为大规模预测误差信号，其来自预测误差随时间累积，旨在更新现有模型以便更准确预测未来相似情境。

6. 预测误差门控压力对记忆形成的影响
基于压力事件具有不可预测性并引发预测误差，研究人员假设压力对记忆的增强效应由预测误差驱动。一项研究采用增强版特里尔社会压力测试（Trier Social Stress Test, TSST）作为学习事件，在经历压力前告知部分参与者所有操作细节以降低预测误差。结果显示，未获告知的参与者对压力事件中心特征的记忆显著优于非压力控制组，而预先告知则消除了该记忆增强，且主观和内分泌压力水平在两组间无差异，排除了压力反应降低的解释。功能性近红外光谱显示，记忆增强与颞下皮质活动相关。另一项实验检验了预测误差是否门控压力对周围中性事件的影响。参与者编码一系列中性图像（按类别结构呈现以诱发不同程度预测误差），随后经历压力或控制操作。结果表明，压力仅增强了对高预测误差事件的记忆，且这种效应在压力前后均存在，不依赖于时间邻近性。后续EEG实验部分复制了前瞻性效应，并发现P300潜伏期与对照组中预测误差依赖的记忆增强相关，但压力组中该关系消失，提示压力系统可能通过标签-捕获机制（tag-and-capture mechanism）实现预测误差依赖效应。这些发现初步表明，预测误差在压力对记忆形成的影响中起核心作用，不仅驱动压力事件本身的记忆增强，也影响周围中性事件的记忆。

7. 结论
压力事件通常不可预测，对机体构成预测误差。根据预测脑假说，这种预测误差应促进相关信息记忆形成以更新环境模型，最小化未来预测误差。研究人员主张，压力对记忆的影响是非均匀、选择性的，依赖于每个事件伴随的预测误差。初步证据支持这一观点：压力事件记忆增强确实取决于所引发的预测误差，削弱该预测误差则减少记忆形成；周围信息更可能在引发高预测误差时被编码。这提示在压力下，记忆形成优先处理意外、显著事件，即最相关于更新内部模型的信息。尽管许多压力事件不可预测，但可预期的事件（如考试）可能通过元认知过程减轻压力反应，此时压力可能源于预测不精确。此外，硬编码的期望（如温度范围）仍可能引发压力反应。这些效应可能不限于负性情绪事件，也适用于正性高显著事件（如婚礼）。既往研究中压力效应依赖于情绪唤醒和中心特征，与当前观点一致：中心特征对形成准确模型最相关，情绪唤醒可能与预测误差重合或由其引起。预测误差中心观点与唤醒观点不同之处在于：将个体视为主动理解并构建模型的有机体，可预测哪些信息会被记住；可能涉及不同通路（如多巴胺能和去甲肾上腺素能系统不同作用）；指向不同记忆调控靶点，特别是通过改变期望（如预先提供信息）来调节记忆。未来研究需阐明脑机制、是否扩展至非海马依赖记忆、预测误差与压力源的关系以及不同压力类型的作用。揭示预测过程在压力诱导记忆增强中的作用，不仅有助于理解其适应功能，还可能为调控压力下记忆形成提供新策略，对预防和治疗压力相关精神障碍具有重要意义。