Brain scans reveal how repeated exposure to emotional events shapes memory

Người dịch: Thu Hạnh
Tác giả: Eric W.Dolan

Why do some memories, especially those tied to strong emotions, feel so much more vivid and persistent? A recent study published in The Journal of Neuroscience provides answers, revealing that repeated exposure to emotional events leads to the formation of exceptionally stable memory patterns in the brain. This process, initiated by the amygdala during the first encounter with the event, explains why emotional memories can be so powerful and long-lasting.

Tại sao một số ký ức – đặc biệt là những ký ức gắn liền với loại cảm xúc mãnh liệt lại thường sống động và lưu giữ lâu hơn những ký ức khác? Một nghiên cứu gần đây được công bố trong Tạp chí về Khoa học Thần kinh đã có câu trả lời cho câu hỏi đó, tác giả cho biết việc tiếp xúc lặp đi lặp lại với các sự kiện có tác động mạnh mẽ đến cảm xúc dẫn đến việc hình thành các mô thức ký ức cực kỳ ổn định trong bộ não. Quá trình này được hình thành bởi hạch hạnh nhân (amygdala) trong lần đầu tiếp xúc với sự kiện, điều này giải thích vì sao những ký ức giàu cảm xúc thường mạnh mẽ và duy trì lâu đến vậy.

Emotional events tend to stick in our minds more vividly than everyday occurrences. This is generally a helpful ability, allowing us to learn from experiences that carry emotional weight. However, this strong emotional memory system can sometimes become problematic, particularly in conditions like posttraumatic stress disorder, where intrusive and distressing memories can be a hallmark of the disorder.

Những sự kiện mang tính cảm xúc thường in đậm trong tâm trí chúng ta rõ nét hơn rất nhiều so với các sự kiện thông thường hàng ngày. Nhìn chung thì điều này là một khả năng hữu ích vì nó giúp chúng ta học hỏi từ những trải nghiệm có tác động lớn về mặt cảm xúc. Tuy nhiên thì cơ chế này đôi khi có thể gây ra những vấn đề khác và đặc biệt là trong những vấn đề rối loạn chẳng hạn như rối loạn căng thẳng hậu chấn thương (PTSD), khi những ký ức ám ảnh và đau buồn có thể là những dấu hiệu điển hình của tình trạng này.

While scientists have learned a great deal about how we remember emotional events that happen just once, much less is understood about how our brains process and remember emotional events that we experience repeatedly. This is a significant gap in our knowledge because, in real life, many emotional experiences, whether positive or negative, tend to recur. To address this, researchers aimed to explore the brain mechanisms responsible for remembering repeated emotional events. They were particularly interested in testing two competing ideas about how repetition strengthens memory.

Dù các nhà khoa học đã hiểu khá rõ về cách chúng ta ghi nhớ những sự kiện cảm xúc diễn ra chỉ một lần, nhưng họ vẫn còn biết rất ít về cách não bộ xử lý và lưu giữ ký ức về các sự kiện cảm xúc mà chúng ta trải qua nhiều lần. Khoảng trống kiến thức này rất quan trọng bởi vì trong thực tế, chúng ta thường gặp đi gặp lại nhiều trải nghiệm mang tính cảm xúc – dù tích cực hay tiêu cực. Để làm sáng tỏ vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã quyết định tìm hiểu sâu hơn về cách não bộ ghi nhớ các sự kiện cảm xúc  được lặp lại. Họ đặc biệt quan tâm đến việc kiểm tra hai giả thuyết đối lập nhau về cách sự lặp lại đó có ảnh hưởng thế nào đến việc củng cố của ký ức.

One idea suggests that each time we experience an event, it is encoded slightly differently in the brain due to changes in context or other factors, creating multiple pathways to access the memory. The other idea proposes that repetition reinforces the original memory trace, making it stronger each time it is reactivated. Previous studies focusing on neutral, non-emotional events have leaned towards the reinforcement idea, but it was unknown if this principle also applied to emotional memories.

Giả thuyết thứ nhất cho rằng mỗi lần chúng ta trải nghiệm một sự kiện, não bộ mã hóa ký ức đó theo một cách hơi khác do những thay đổi về bối cảnh hoặc các yếu tố khác, từ đó hình thành nhiều con đường để tiếp cận ký ức này. Giả thuyết còn lại thì lập luận rằng việc lặp lại sự kiện sẽ củng cố dấu vết về ký ức ban đầu khiến nó mạnh mẽ hơn mỗi khi được kích hoạt trở lại. Các nghiên cứu trước đây về những sự kiện trung tính, không mang yếu tố cảm xúc thường nghiêng về giả thuyết củng cố ký ức ban đầu. Tuy nhiên, liệu nguyên tắc này có đúng với những ký ức mang tính cảm xúc hay không thì vẫn chưa được biết rõ.

“Most research so far examined memory for emotional events that were encountered just once and the brain mechanisms associated with the repeated exposure to the same emotional events were largely unknown,” explained study author Lars Schwabe, the Head of Cognitive Psychology at the University of Hamburg. “We wanted to investigate whether the repeated exposure to an emotional event is linked to more robust/similar neural representations or to more variable/specific representations and which mechanisms would drive the robust vs. variable representations.”

Tác giả nghiên cứu Lars Schwabe, Trưởng khoa Tâm lý học Nhận thức tại Đại học Hamburg cho biết: “Hầu hết các nghiên cứu từ trước cho đến nay chỉ tập trung vào việc tìm hiểu về ký ức của những sự kiện cảm xúc chỉ được trải nghiệm một lần duy nhất trong khi cơ chế não bộ liên quan đến việc tiếp xúc nhiều lần với cùng một sự kiện cảm xúc vẫn còn khá mơ hồ.” Chúng tôi muốn làm rõ liệu việc tiếp xúc lặp đi lặp lại với một sự kiện cảm xúc có liên quan đến các biểu hiện thần kinh ổn định/ và giống nhau hơn hay ngược lại là các biểu hiện mang tính đa dạng /và cụ thể hơn và cơ chế nào sẽ quyết định những biểu hiện của thần kinh ổn định hay làm cho nó thay đổi.”

To conduct their investigation, the research team recruited 103 healthy adults. These volunteers underwent brain scanning using magnetic resonance imaging while participating in a memory task. During the scan, participants viewed a series of images across three consecutive sessions. In each session, they were shown the exact same set of 30 emotionally negative images and 30 emotionally neutral images. The images, depicting a range of scenes, were selected from established image databases and online sources.

Để thực hiện nghiên cứu này, nhóm các nhà khoa học đã tuyển chọn 103 người trưởng thành khỏe mạnh. Những tình nguyện viên này được quét não bằng phương pháp chụp cộng hưởng (MRI) trong khi thực hiện một nhiệm vụ ghi nhớ. Trong trình quét não, các tình nguyện viên được xem một loạt hình ảnh trong ba lần liên tiếp. Trong mỗi lần, họ được cho xem lại cùng một bộ gồm 30 hình ảnh mang tính nội dung tiêu cực và 30 hình ảnh trung tính về mặt cảm xúc. Những bức ảnh này mô tả nhiều cảnh khác nhau và được lựa chọn từ các cơ sở dữ liệu hình ảnh uy tín cũng như từ các nguồn trên mạng.

The researchers made sure that the negative and neutral images were comparable in terms of visual complexity and whether they featured people or animals. Within each session, the images were presented in a random order. Each image was displayed for three seconds, followed by a brief pause. Participants were instructed to pay close attention and try to memorize the images, as they were informed that their memory would be tested shortly after.

Các nhà nghiên cứu đảm bảo rằng những hình ảnh tiêu cực và trung tính được lựa chọn phải tương đồng về độ phức tạp về mặt thị giác cũng như việc xuất hiện hình ảnh con người hoặc động vật trong ảnh. Trong mỗi lần, các hình ảnh được trình bày theo thứ tự ngẫu nhiên. Mỗi hình ảnh được hiển thị trong ba giây, sau đó là một khoảng dừng ngắn. Người tham gia được hướng dẫn chú ý và cố gắng ghi nhớ các hình ảnh này bởi vì họ sẽ được kiểm tra trí nhớ ngay sau đó.

To ensure participants remained focused during the task, they were asked to press a button each time a fixation cross appeared on the screen. Immediately after the brain scanning session, participants completed a memory test outside of the scanner. They were given 15 minutes to verbally recall as many of the images as possible, describing them in detail. These verbal accounts were audio-recorded and subsequently evaluated by three independent raters who judged whether each recalled image was clearly identifiable from the participant’s description. The raters showed a very high level of agreement in their evaluations.

Để đảm bảo người tham gia luôn tập trung trong suốt nhiệm vụ, các nhà nghiên cứu yêu cầu họ nhấn một nút mỗi khi một dấu cộng xuất hiện trên màn hình. Ngay sau khi kết thúc phiên chụp não, người tham gia thực hiện một bài kiểm tra trí nhớ. Họ được cho 15 phút để nhớ lại và mô tả chi tiết bằng lời nói càng nhiều hình ảnh đã xem càng tốt. Những mô tả của họ đã được ghi âm lại và được đánh giá bởi ba chuyên gia độc lập nhằm xác định liệu hình ảnh nào được ghi nhớ rõ ràng thông qua mô tả của người tham gia. Kết quả đánh giá từ ba chuyên gia cho thấy sự tương đồng rất cao.

To validate that the images truly differed in emotional content, the participants, on a separate day, rated each image for how negative or positive and how emotionally arousing they found it. As expected, the negative images were rated as significantly more negative and emotionally arousing than the neutral images. The brain scan data collected during the image viewing task was then analyzed to examine both the overall level of brain activity and the patterns of activity in different brain regions known to be involved in emotion and memory, such as the amygdala, the hippocampus, and the neocortex.

Để đảm bảo rằng các hình ảnh được chọn thực sự khác biệt về nội dung cảm xúc thì các tình nguyện viên được đánh giá từng hình ảnh về mức độ tiêu cực hoặc tích cực và gây khả năng kích thích cảm xúc mà họ cảm nhận được vào một ngày khác. Như dự đoán, các hình ảnh tiêu cực được đánh giá là mang tính tiêu cực và có khả năng kích thích cảm xúc mạnh hơn so với các hình ảnh trung tính.Sau đó dữ liệu quét não được thu được trong quá trình thực hiện nhiệm vụ xem hình ảnh đã được phân tích để đánh giá cả mức độ hoạt động tổng thể của não bộ và các mô hình hoạt động ở các vùng não khác nhau vốn được biết đến là có liên quan đến cảm xúc và trí nhớ chẳng hạn như hạch hạnh nhân, hồi hải mã và vùng tân vỏ nãO.

The results of the study confirmed that participants remembered significantly more of the emotionally negative images compared to the neutral images, demonstrating the well-known emotional memory advantage. Analysis of the brain scans revealed that the amygdala and the anterior hippocampus showed greater activity when participants initially viewed negative images that they later remembered, compared to neutral images.

Kết quả của nghiên cứu xác nhận rằng người tham gia nhớ lại số lượng hình ảnh tiêu cực nhiều hơn đáng kể so với các hình ảnh trung tính, điều đó chứng minh rõ lợi thế của các ký ức cảm xúc vốn đã được biết đến trước đó. Việc phân tích các dữ liệu quét não cho thấy hạch hạnh nhân và phần trước của hồi hải mã thể hiện mức độ hoạt động cao hơn khi người tham gia lần đầu xem những hình ảnh tiêu cực mà họ sau này họ nhớ được, so với khi xem các hình ảnh trung tính.

However, this heightened activity in these emotional memory regions for negative images diminished with repeated viewings. In contrast, for neutral images, activity in these areas remained relatively stable across repetitions. When examining the neocortex, the outer layer of the brain, researchers observed a distinct pattern. Brain regions in the front of the neocortex, including the inferior frontal gyrus and anterior temporal cortex, displayed an initial surge in activity for emotional memories, mirroring the amygdala and anterior hippocampus. This activity also decreased as the images were repeated.

Tuy nhiên, mức độ hoạt động cao trong các vùng não liên quan đến những ký ức cảm xúc khi xem các hình ảnh tiêu cực đã giảm dần qua các lần xem lại. Ngược lại, đối với những hình ảnh trung tính thì mức độ hoạt động của các vùng não này  lại tương đối ổn định dù được xem nhiều lần. Khi xem xét vùng tân vỏ não mới – lớp ngoài cùng của não, các nhà nghiên cứu đã phát hiện một mô thức khác biệt. Các khu vực phía trước của tân vỏ não, bao gồm hồi trán dưới hai bên và vỏ não thái dương trước ban đầu thể hiện mức hoạt động tăng cao khi xem những hình ảnh có tác động đến cảm xúc tương tự như hạch hạnh nhân và hồi hải mã phía trước. Tuy nhiên, mức hoạt động này cũng giảm dần khi các hình ảnh được lặp lại.

Conversely, brain regions located in the back of the neocortex, such as the posterior temporal and parietal cortices, exhibited increasing activity over repetitions for neutral memories, but to a lesser extent for emotional memories. Beyond overall activity levels, the researchers investigated the stability of brain activity patterns. They discovered that for negative images that were successfully remembered, the patterns of brain activity in specific neocortical regions became more consistent across repetitions. These regions included parts of the prefrontal cortex, posterior parietal cortex, and posterior superior temporal sulcus. This indicates that the brain was essentially reinstating a similar pattern of activity each time a negative image was presented.

Ngược lại, các vùng não nằm ở phía sau của tân vỏ não, như vỏ não thái dương sau và vỏ não đỉnh lại thể hiện sự gia tăng hoạt động đối với ký ức trung tính nhưng ở mức độ thấp hơn đối với những hình ảnh mang tính cảm xúc. Bên cạnh việc phân tích mức độ hoạt động tổng thể, các nhà nghiên cứu còn tìm hiểu tính ổn định trong mô thức hoạt động của não bộ. Họ phát hiện rằng đối với những hình ảnh tiêu cực được ghi nhớ thành công, các mô thức hoạt động não bộ tại một số vùng cụ thể của tân vỏ não mới trở nên nhất quán hơn qua các lần xem lặp lại. Những vùng này bao gồm một số phần của vỏ não trước trán, vỏ não đỉnh sau và rãnh thái dương trên phía sau. Điều này cho thấy não về cơ bản đang tái lập một mô thức hoạt động tương tự mỗi khi một hình ảnh tiêu cực xuất hiện.

Further analysis indicated that this pattern stability in prefrontal cortex, superior parietal lobule, and posterior superior temporal sulcus was specifically linked to remembering individual emotional images, rather than just emotional images in general.

Phân tích sâu hơn cho thấy mô thức hoạt động ổn định này của não bộ tại vùng vỏ não trước trán, tiểu thùy đỉnh trên và rãnh thái dương trên phía sau đặc biệt liên quan đến việc ghi nhớ từng hình ảnh cảm xúc riêng lẻ thay vì chỉ là các hình ảnh cảm xúc nói chung.

Finally, the researchers found that the initial activity of the amygdala when participants first saw a negative image played a key role in this process. A stronger initial amygdala response was associated with more stable brain activity patterns in the superior parietal lobule over repetitions, which in turn contributed to improved memory for those emotional images. This suggests that the amygdala’s initial emotional reaction triggers a mechanism that strengthens memory by enhancing the consistency of brain representations over time.

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hoạt động ban đầu của hạch hạnh nhân khi người tham gia lần đầu tiên nhìn thấy một hình ảnh tiêu cực đóng vai trò then chốt trong quá trình này. Cụ thể, phản ứng ban đầu càng mạnh ở hạch hạnh nhân thì các mô thức hoạt động não bộ tại vùng tiểu thùy đỉnh trên càng trở nên ổn định qua nhiều lần lặp lại. Chính sự ổn định này giúp cải thiện khả năng ghi nhớ đối với những hình ảnh mang tính cảm xúc. Phát hiện này gợi ý rằng phản ứng cảm xúc ban đầu từ hạch hạnh nhân kích hoạt một cơ chế đặc biệt giúp củng cố trí nhớ bằng cách tăng cường sự nhất quán của các biểu hiện thần kinh theo thời gian.

“The repeated exposure to emotional, compared to emotionally neutral, events leads to more robust and stable neocortical representations and this increase in pattern robustness is driven by the initial response of the brain’s major emotional processing center, the amygdala,” Schwabe told PsyPost.

Schwabe chia sẻ với PsyPost. “Việc tiếp xúc lặp đi lặp lại với các sự kiện mang tính cảm xúc so với các sự kiện trung tính sẽ tạo ra những biểu hiện thần kinh tại vỏ não mới mạnh mẽ và ổn định hơn. Chính phản ứng ban đầu của hạch hạnh nhân – trung tâm xử lý cảm xúc chính của não bộ là yếu tố thúc đẩy sự gia tăng về tính ổn định của những biểu hiện này.”

The study, “Memory boost for recurring emotional events is driven by initial amygdala response promoting stable neocortical patterns across repetitions,” was authored by Valentina Krenz, Arjen Alink, Benno Roozendaal, Tobias Sommer, and Lars Schwabe.

Nghiên cứu với tựa đề  “Sự củng cố  trí nhớ đối với các sự kiện cảm xúc lặp lại được thúc đẩy bởi phản ứng ban đầu của hạch hạnh nhân giúp hình thành các mô thức ổn định tại vùng tân vỏ não qua các lần lặp lại”, được thực hiện bởi các tác giả Valentina Krenz, Arjen Alink, Benno Roozendaal, Tobias Sommer và Lars Schwabe.

Nguồn: https://www.psypost.org/brain-scans-reveal-how-repeated-exposure-to-emotional-events-shapes-memory/