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【芥末翻Summary】压力下的学习和记忆:对课堂的启示

作者:介一隹 发布时间:

【芥末翻Summary】压力下的学习和记忆:对课堂的启示

作者:介一隹 发布时间:

摘要:本篇论文阐述了人们在记忆过程中应对压力的生理机制,紧接着强调了不同时间段中压力对记忆的影响。之后,阐释了高压的存在会影响人们记忆模式趋向于僵化。最后,作者分析了课堂情境中压力的存在以及应对措施。

【芥末翻】是芥末堆全新推出的一档学术栏目,由芥末堆海外翻译社群的小伙伴们助力完成。我们致力于将全球经典或是前沿的教育理念、教育技术、学习理论、实践案例等文献翻译成中文,并希望能够通过引进这类优质教育研究成果,在全球教育科学的推动下,让更好的教育来得更快!

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图片来源:谷歌图片;本文选自:Learning and memory under stress: implications for the classroom;作者:Susanne Vogel and Lars Schwabe;译者:朱嘉慧;编辑:介一隹

学生和老师会面对很多压力,例如考试、人际关系、和作业或工作的各种deadline。但是研究发现,正是因为这些压力,大脑才会产生相应激素和神经递质帮助人类学习和记忆。虽然压力被认为有增强记忆的功效,但与此同时过度的压力也存在损害了记忆的恢复、检索和承受力的风险,例如可能在考试中出现失利的风险。最近的证据表明,压力可能会阻碍记忆的更新,它会导致学习者从灵活的“认知”学习方式转向相当僵化的“习惯”行为。总之,这些压力引起的变化解释了在课堂压力下学习和记忆出现障碍的问题。本文将从自心理学和神经科学的角度,解释这种现象并给出相应的应对措施。


一、压力对记忆的影响:

1.人类对压力的生理反应

首先我们先了解一个概念---内稳态(生物体内平衡,homeostatic,又称恒定状态或恒定性)。它是生物学领域的一个概念表示生物维持自身内部相对稳定的状态。但是,当压力出现的时候,这个稳定的状态便被打破了,之后身体系统立即做出反应,通过调节恢复到之前的稳定状态。具体过程如下:

评估:首先当我们面对眼前事情的时候,会先进行评估。在这个心理活动中,我们会下意识的分出压力度等级。

反应:虽然这压力反应非常复杂,涉及众多介质,而关键对学习和记忆过程产生作用的是两大压力调整系统,分别为快速自主神经系统(rapid autonomic nervous system, ANS)和下丘脑-垂体-肾上腺轴(hypothalamus–pituitary–adrenal axis )(图1)

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图一:快速自主神经系统,自主神经系统(左)在数秒内被激活,以释放肾上腺髓质和脑干蓝斑的儿茶酚胺(如去甲肾上腺素)。儿茶酚胺与“反兴奋剂”反应有关,但对注意力,工作记忆和长期记忆也有深远的影响。接下来,下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴被激活,从下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放激素(CRH),刺激垂体前叶分泌促肾上腺皮质激素(ACTH)。 ACTH反过来导致肾上腺皮质产生皮质醇并将其释放到血流中。皮质醇在应激发作后20-30分钟达到峰值浓度,并进入大脑以影响认知和行为。皮质醇(cortisol)反馈到垂体,下丘脑和其他大脑区域(例如海马)避免系统失调。


快速自主神经系统:在几秒钟之内,自主神经系统被激活,导致儿茶酚胺的释放,如去甲肾上腺素(Noradrenaline, NA)。儿茶酚胺来源于肾上腺髓质和大脑中的蓝斑核(Locus Coeruleus)。儿茶素儿茶酚胺可以为“战或逃”反应做准备,并迅速影响大脑中对学习和记忆至关重要的几个大脑区域的神经功能,如海马体、杏仁核和前额皮质(PFC)

下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴:释放皮质类固醇(主要是皮质醇cortisol)。皮质醇浓度达到峰值水平压力刺激发出20 - 30分钟后,皮质醇轻而易举进入大脑, 两种不同的受体诱导其对认知的影响: 糖皮质激素受体(GR)会影响整个大脑,而盐皮质激素受体(MR)主要对和记忆和情感相关的大脑区域产生影响,例如海马体(大脑中被认为是感情和记忆中心的部分),杏仁核 (产生情绪,识别情绪和调节情绪,控制学习和记忆的脑部组织)和前额皮层(与积极、消极情感有关)。在与这些受体结合时,皮质醇通过两种不同的作用模式起作用,非基因组通过盐皮质激素受体介导的模式迅速发展并增强杏仁核和海马的神经兴奋性,从而来促进记忆的形成。这种快速模式之后是一种较慢的,是依赖于糖皮质激素受体的模式,这种模式被假定在压力发生后60-90分钟,会对DNA翻译和转录进行更持久的改变。缓慢的基因组模式被认为可以恢复应激压力的急性影响,并通过在压力后的长时间内降低杏仁体和海马体的神经兴奋性来重建动态平衡。


2.压力对记忆量的时间依赖效应

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图二:压力对记忆的影响取决于所研究的具体记忆过程以及压力事件和记忆过程之间的时间接近程度。尽管在编码之前的压力(以红色表示)会损害记忆的形成,但是在新信息出现之前或之后的紧张通常增强了随后的记忆表现。与之形成鲜明对比的是,记忆被提取之前的压力会影响以前知识记忆的提取。在教育中,知识需要经常更新。除了对记忆编码和检索的影响之外,压力似乎损害了新信息与现有知识结构的整合。

人们很容易记住使自己情绪激动的事情。同样地,经历过极度压力事件的人可能会对这些事件有非常深刻的记忆,这表明编码期间或之前的危险应力可能会促进记忆的形成。

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图三:压力损害记忆检索。参与者学习了类似于游戏定位任务(注意,一亩地为导向,定位任务,类似于在课堂上学习)。一天后,参与者在第一天学习卡对位置之前,先进行温和的压力诱导程序(用红色表示)或无压力的控制程序。控制组的参与者对第一天信息的回忆效果比对照组的参与者差,表明测试之前的压力降低了记忆性能。

压力会与时间的相互作用下影响记忆效果,在压力情境下会增强记忆的形成,与此同时也会影响很久之后对记忆信息的提取。这些效应依赖于杏仁核内的去甲肾上腺素和皮质醇的相互作用,在压力下的记忆时长比普通无压力情况下的效果更佳。当然,在此过程中会受到各种因素影响而有所差异,比如学习材料本身的性质(情感学习;概念学习;技能操作类的学习等等)、学习者自身特征(遗传基因;性别)

3.压力和记忆的动力学

很多时候,学生不仅要回忆学习材料,而且要将新的信息整合到现有的知识结构中。事实上,将新的信息整合到现有的记忆中是教育中的关键过程。

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图4:压力影响新信息整合到现有的记忆。在第一天,参与者被要求记忆短片中呈现的不同故事。在第二天,参与者在从第一天开始填写问卷之前,先进行轻度压力诱导程序(由红色表示)或非压力控制程序。重要的是,这个问卷的一些项目包括有关材料的错误信息(错误信息,以橙色显示)。在第三天,使用选择题来测试错误信息是否被整合到研究材料的记忆痕迹中。在记忆测试中,答案是正确的原始信息,前一天提供以及第二天错误答案都是诱饵。总的来说,参与者比诱饵更容易认可错误信息。重要的是,被施压的参与者获得的错误信息更少,表明压力减少了第2天对原始记忆的修改。 (注:将错误信息作为新的知识应用的实验中,为了证明压力不利于新知识的获得)

在知识更新的过程中,稳定的记忆在被激活时会回到不稳定状态,这就要求在重新巩固的过程中重新稳定记忆。由于重新巩固记忆涉及作为压力调节器的海马和前额皮层,压力也会影响到原有记忆的巩固。越来越多的证据表明压力可能会干扰记忆的更新,新的信息纳入现有的知识的过程中表现明显,这对教育产生了消极的影响。

4.压力改变我们学习的方式:影响记忆效果

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图5.压力改变了学习和记忆的多重系统之间的平衡。在休息时,这种平衡倾向于依赖于海马体的“认知”记忆系统,有助于灵活形成和提取记忆。压力被认为会改变学习和记忆方式的存在。在压力下(由红色的闪光指示),平衡提示由背侧纹状体编码的更为严格的“习惯”记忆。因此,压力不仅影响学习的内容(内存数量),而且影响编码的内容以及内存如何构建(内存质量)

大多数研究调查压力对记忆的影响,集中在海马体编码记忆的领域。研究表明,压力本身并不妨碍学习,但明显阻碍了回忆方式的转变。压力会引导学习方式(而且很可能是记忆检索、提取过程)产生一个质的变化,从认知的、依赖海马体的记忆系统到基于纹状体的习惯记忆系统。简单点来说,在压力下,人们倾向于死板僵化的记忆,而不是根据不同情境下因地制宜的进行灵活的认知记忆。(即死记硬背而不是情景化学习)在压力下,人类行为变得更加习惯化,并且基于刺激反应,而不是基于目标指导行动。(即为了获得奖励或规避风险而采取的行为,偏离了原始的学习目标)。

二、教室里的压力和记忆

学生们经常在学校内外面临有压力的事件,近70%的学生表现出忧虑,焦虑或悲伤等压力症状。在课堂上,这些压力对记忆的影响可能会对学生产生深远的影响。

压力可能会导致学生对课堂上发生的负面事件产生强烈记忆,如考试失败,尴尬的经历或人际冲突(如欺凌),这些强烈的负面记忆可能会让学生产生持久的挫折感和对个人能力的消极态度。考试前中度或高度的压力很可能会妨碍记忆的提取,导致学生评估时发挥不好,从而成绩不好。此外,压力可能会阻碍新信息与现有知识结构的整合,这可能阻碍通过新事实更新知识,或者通过对教育中常常需要的概念的深入的多学科理解。最后,压力可能会导致强烈的,僵硬的记忆和习惯,而不是创造性的,这种状态下又可能导致对学生能力被低估。

尽管压力对记忆的影响与学生非常相关,但老师也经常遇到压力事件。在这种情况下,压力可能会导致课堂上不愉快的事情的发生,从而对他们的工作态度和潜在的心理健康产生影响。此外,如果教师的灵活性降低,压力可能会影响教学质量,这可能会妨碍学生的个性化需求。 相反,僵化的学习模式可能会在高压的情况下获得支持(例如模式化的应试教育),导致更多的重复性教学风格,反过来会导致更多的课堂问题。

对应解决策略----

压力在教育场景中的影响无处不在,找出相应的对策至关重要。

首先,教师应该意识到压力对记忆形成,检索和更新的影响。 此外,还应让学生了解压力对记忆的影响,提高对压力的认知程度,在实践中寻找适合自己的对策。 

此外,根据研究结果显示,学生对情绪材料通常比中性材料记忆得更好。学生学习新知识时可以增加一种情绪成分(主要是积极的)以增强后期记忆。比如,在课堂上可以通过明确的积极的语言强化学生学习。还可以使用电影片段,其不仅关注学习材料本身,而且将其放入情感背景中,学生可以把电影片段里的内容与其生活进行明确的连接。

压力不仅会导致记忆检索和记忆更新的不足,还会改变存储和检索多个记忆系统的方式。学习前的压力会使学生倾向于僵化的学习形式。但是这种僵化的模式在一定情境下会发挥它的优势。例如飞行员或医生应该在正确的程序中进行广泛的训练,以便在有压力的紧急情况下应用。如果这些程序是自动化的,那么它们实际上更有可能被检索并转换为下意识的行为。

最后,学生和教师应该意识到语境的强大影响。当学习和回忆发生在同一情境下的状态,便于学生在学习之后进行及时的复习,例如在课程学习之后加上小测试环节,这样记忆会被不断地增强。

三、总结和展望

尽管在此研究领域有了突飞猛进的发展,但是我们在理解压力如何改变学习和记忆过程方面仍然存在一些问题,如压力对记忆影响的个体差异。同样,目前还不清楚不同类型或强度的压力源对记忆是否有不同的影响。此外,大多数研究没有明确区分不同类型的记忆所对应的压力效应(不同类型的记忆,即语义记忆和陈述记忆)。未来的研究需要评估压力是否对这些记忆系统有不同的影响,这将对于压力如何改变不同形式的学习和记忆提供重要见解。

最后,长时间的压力、以及大脑发育关键时期的压力也可能对儿童的学习和记忆产生强烈的影响,这些影响需要被更好地理解,以抵消它们可能造成的损伤。因此,发育过程中,人们在不同时间点的不同程度的压力下所做出的具体的反应还需要进一步研究。



相关词汇

1.神经科学:

动态平衡(Homeostasis):它是生物学领域的一个概念表示生物维持自身内部相对稳定的状态。

海马体(Hippocampus) :大脑中被认为是感情和记忆中心的部分

杏仁核(Amygdala) :产生情绪,识别情绪和调节情绪,控制学习和记忆的脑部组织

前额皮层(Prefrontal cortex ):与积极、消极情感有关

基于背侧纹状体的习惯记忆系统(The habitual memory system based on the dorsal striatum ):僵化记忆模式

依赖于海马体的“认知”记忆系统(A "cognitive" memory system dependent on the hippocampus ):灵活的场景记忆

2.心理学:

语义记忆(Semantic memory ):语义记忆是指人们对周围 世界的知识的记忆,它表现在语词、 符号、概念、规则等形式中,如对“猫” 词义的记忆。

情绪记忆(Emotional memory ):情 记忆指人们根据时空关系,按其知觉属性对某个事件的记忆。这种记忆是与个人的经历分不开的,具有亲身经历的特点。

注:两者分别属于不同的大脑区域,情景记忆属于海马体,而语义记忆不是。

情景记忆是针对时间和发生的情景来说的,而语义记忆是对词语的概况的各种有组织的记忆。

记忆编码(Memory coding ):记忆编码就是对外界输入大脑的信息进行加工转化的过程,在整个记忆系统中,编码有不同的层次或水平,而且以不同的形式存在着。



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