Klasyczne badanie nad warunkowaniem strachu zostało przeprowadzone przez psychologów J. Watsona i R. Rayner na niemowlęciu o imieniu Albert. Opisał je w swojej książce R. Hock (2003). Dziecko przebywało od urodzenia w jednym z nowojorskich szpitali. Chłopiec był "zdrowy od urodzenia", "na ogół spokojny i flegmatyczny". Dwa miesiące przed właściwym eksperymentem przeszedł dodatkowe badania testowe, w których próbowano ustalić, czy jakieś inne oprócz pierwotnych bodźców wywołujących strach, takich jak głośny dźwięk, wywoła u niego podobną reakcję. Nie zaobserwowano objawów strachu, kiedy pokazywano mu "niespodziewanie i pierwszy raz kolejno białego szczura królika, psa, małpę maski z włosami i bez włosów, watę, płonącą gazetę itd." (Stachowski, 2004). Główne badanie przeprowadzono gdy Albert miał ponad jedenaście miesięcy. Polegało ono na tym, że psychologowie uczyli małego Alberta bać się białego szczura (wobec którego nie przejawiał początkowo reakcji strachu) poprzez zestawianie pojawienia się zwierzęcia z awersyjnym bodźcem bezwarunkowym - głośnym uderzeniem w gong, umieszczonym zaraz obok dziecka. Po kilku takich próbach, mały Albert zaczynał płakać zaraz po tym, jak pokazywano mu szczura: "niemal natychmiast odwracał się gwałtownie w lewo, przewracał się, podnosił się na czworaki i odpełzał tak szybko, że z trudem można było je złapać, zanim doczołga się do końca materaca". Po kilkudniowej przerwie dziecko nadal przejawiało reakcje strachu wobec szczura, a także wobec królika, psa, białego futra i waty (Stachowski, 2004; Hock, 2003). Zatem wyuczony strach dziecka zgeneralizował się na inne włochate przedmioty. Warunkowanie objęło zarówno reakcje emocjonalne, jak i behawioralne.

Prace Pawłowa dotyczące warunkowania klasycznego pozwalają nam zatem zrozumieć i wyjaśnić wiele ludzkich zachowań, a także proces tworzenia się postaw i emocji. Przeprowadzone przez niego badania nad warunkowaniem awersyjnym doprowadziły do ważnego odkrycia, że organizm jest w stanie wyuczyć się oprócz specyficznej warunkowej reakcji mięśniowej, także uogólnionej reakcji strachu. Niestety w naukach behawiorystycznych, które jako jedyne posługiwały się paradygmatem warunkowania, ignorowano procesy zachodzące w organizmie człowieka, szczególnie w mózgu, i tym samym niedostępne bezpośredniej obserwacji. Uniemożliwiło to behawiorystom pełne wyjaśnienie procesów warunkowania. Behawioryści przyczynili się natomiast do odkrycia zjawisk generalizowania i różnicowania bodźców, sposobów wygaszania reakcji i ich samorzutnego odnawiania (Tavris i Wade, 1999). Jednakże skupiając się wyłącznie na zewnętrznych, obserwowalnych reakcjach i nie uwzględniając w związku z tym procesów wewnętrznych zachodzących w mózgu, nie byli w stanie wyjaśnić w przyjętych przez nich terminach, wszystkich mechanizmów zachowania. Późniejsi badacze zaczęli wprowadzać do terminologii zmienne pośredniczące, które miały oznaczać procesy zachodzące w mózgu i prowadzące do określonych reakcji. Zaczęto również tworzyć modele umysłu zawierające struktury, które badano, odrębne dla psychologii, odrębne dla innych dziedzin nauki, np. neurofizjologii. Dopiero w latach osiemdziesiątych zaczęły zachodzić stopniowe zmiany w tym podejściu do uprawiania nauki. Za przykład mogą służyć tacy naukowcy, jak Joseph LeDoux, Antonio Damasio czy Michael Gazzaniga…

Jakie mechanizmy są więc odpowiedzialne za uwarunkowanie strachu przed szczurem u Małego Alberta, jak to się stało, że wyuczony strach niemowlęcia zgeneralizował się na inne białe i włochate przedmioty, dlaczego w końcu strach przed szczurami był tak odporny na wygaszenie i utrzymywał się u Alberta jeszcze przez wiele lat, jak pisze Hook.

W celu wyjaśnienia mechanizmów, które są odpowiedzialne za powyższe procesy związane z warunkowaniem, należy przypomnieć, że różne typy informacji, jakie przechowujemy, znajdują się w różnych strukturach mózgu i aktywowane są przy pobudzeniu różnych systemów neuronalnych (LeDoux, 2000). Odrębne mechanizmy kodowania zachodzą w przypadku różnych typów informacji i różnych magazynów pamięci, np. inaczej kodowane są informacje, których jesteśmy świadomi (wiedza deklaratywna, "know what"), inaczej wyuczone sekwencje wykonywanych czynności (wiedza proceduralna, "know how"), jeszcze inaczej stany emocjonalne (pamięć emocjonalna) itd. Z punktu widzenia omawianej tu problematyki najistotniejsze wydają się: system pamięci deklaratywnej (faktualnej) i system pamięci emocjonalnej. Przechowywanie informacji należących do pamięci deklaratywnej (czyli faktów) jest związane z hipokampem (wraz z przyległą mu okolicą zaliczany jest do kory starej) i obejmuje pętlę: "kora sensoryczna - kora przejściowa zawierająca korę okołowęchową, śródwęchową i okołohipokampową - hipokamp", natomiast pamięć emocji obejmuje strukturę ciała migdałowatego (amygdala).

Mechanizmy działania pamięci emocji mają następujący przebieg: w chwili, gdy człowiek znajduje się w realnej sytuacji podobnej to tej, która wywołała u niego w przeszłości określony stan emocjonalny, a ten został zakodowany, albo też w momencie przypominania sobie takiej sytuacji, pojawia się u niego stan emocjonalny taki jak ten z przeszłości (choć jego intensywność jest zwykle słabsza). Damasio nazwał tę reakcję markerem somatycznym, podkreślając jej istotne znaczenie w przetrwaniu i radzeniu sobie z codziennymi problemami na przykład w dokonywaniu wyborów i podejmowaniu decyzji (Damasio, 2000). Obrazuje to poniższy schemat:

Większość tych połączeń ma charakter obustronny, ale niektóre są jednostronne. Przykładowo ciało migdałowate wysyła o wiele więcej połączeń do obszarów korowych niż kora nowa do ciała migdałowatego. Stąd emocje często "górują" nad myśleniem i przeszkadzają w koncentracji.

Zatem między korą mózgową a ciałem migdałowatym występują obustronne połączenia umożliwiające wzajemną komunikację. Dzięki temu emocje mogą wpływać na procesy myślowe, wywoływać świadome wspomnienia oraz nasze własne myśli, świadome przypominanie sobie mogą budzić emocje. Zarówno ciało migdałowate, jak i kora nowa są oczywiście odrębnymi strukturami i funkcjonują niezależnie od siebie, ewentualne zaburzenia jednego z systemów nie wpływa na działanie drugiego. Dowodem jest przypadek pacjenta znanego pod inicjałami H.M. Poddano go operacji mającej zapobiec napadom epilepsji i obejmującej obustronne rozległe uszkodzenie części płatów skroniowych, a więc kompleks ciała migdałowatego (LeDoux, 2000). H.M. utracił zdolność do zapamiętywania nowych informacji dotyczących bodźców i zdarzeń mających miejsce już po operacji. Wystąpiła więc u niego silna amnezja następcza (amnesia prograda). Nienaruszona natomiast pozostała u niego pamięć faktów, które zdarzyły się przed zabiegiem. Wynika to stąd, że hipokamp odpowiada za procesy konsolidacji śladów pamięciowych, te jednak są przechowywane w innych strukturach, najprawdopodobniej w korze przejściowej. Okazało się, że u pacjenta H.M. wystąpiły zaburzenia pamięci deklaratywnej przy zachowaniu pamięci proceduralnej i emocjonalnej. Wskazywałaby na to zachowana umiejętność nabywania czynności ruchowych oraz uczenia się przy wielokrotnym powtarzaniu niektórych zadań. Przykładowo w jednym z eksperymentów, lekarz badający H.M. włożył sobie między palce szpilkę, którą ukłuł pacjenta, podając mu rękę na powitanie. Następnego dnia H.M. nie pamiętał już tego zdarzenia, ale był wyraźnie niespokojny, nie chciał podać ręki lekarzowi, nie potrafiąc tego wyjaśnić w racjonalny sposób. Przypisywał emocje, które się u niego pojawiły okolicznościom zewnętrznym albo cechom swojej osobowości. Budowane przez niego wyjaśnienia były oczywiście wymyślane ad hoc albo po prostu nieprawdziwe. Zatem mimo zaburzeń pamięci, zaobserwowano u pacjenta uwarunkowaną reakcję strachu.

Procesy pamięciowe nie są więc zjawiskami jednorodnymi. Podlegają zróżnicowaniu w zależności od wielu czynników, często o podłożu anatomicznym, które warto przynajmniej częściowo omówić:

1. Silny stres zakłóca funkcjonowanie hipokampa, nie narusza natomiast ciała migdałowatego, które w sytuacji stresogennej działa nawet lepiej. Można więc zaobserwować pewną zależność między poziomem stresu a funkcjonowaniem naszej pamięci deklaratywnej i emocjonalnej. Im ten poziom jest wyższy a stresująca sytuacja trwa dłużej, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że zostanie ona zapisana w pamięci deklaratywnej i tym większe prawdopodobieństwo, że będzie przechowywana w pamięci emocji, nawet przez całe życie. Według LeDoux zależność między emocją strachu a sytuacją, która go wywołała, jest zakodowana w ciele migdałowatym bardzo długo, nieraz przez całe życie, dlatego uwarunkowany strach jest tak bardzo odporny na wygaszanie. Jedynym rozwiązaniem wydaje się zwiększenie oddziaływania kory przedczołowej na ciało migdałowate. Jednak nawet po okresie wygaszania, może dojść do samorzutnego odnowienia się tej reakcji czyli jej nagłego pojawienia się. Spowodowane jest to tym, że reprezentacja tej reakcji jest prawdopodobnie przechowywana w ciele migdałowatym. Badania dotyczące warunkowania prowadzone na zwierzętach pozwoliły na dokładniejsze zlokalizowanie połączeń między korą mózgową a ciałem migdałowatym, które regulują procesy podtrzymywania (kora sensomotoryczna) i hamowania (kora przedczołowa) wyuczonej reakcji. Bez względu na ilość prób, w trakcie których próbowano wygaszać reakcje, odpowiednie połączenia między ciałem migdałowatym, a korą mózgową utrzymywały się (LeDoux, 2000). Warunkowanie reakcji emocjonalnych polega, najogólniej rzecz ujmując na, aksonalnym łączeniu sieci neuronalnych przechowujących reprezentacje bodźców (por. Damasio, 2000), takich jak obrazy, dźwięki, zapach, schematy ruchów, zlokalizowanych w odpowiednich dla nich strukturach mózgu (np. kora wzrokowa, kora słuchowa, hipokamp) z reprezentacjami emocji, tzn. schematami bodźcowania innych części mózgu i, pośrednio, autonomicznego układu nerwowego, znajdującymi się w amygdalach. Niektóre z tych połączeń utrzymywały się mimo wielokrotnych prób wygaszania reakcji.. Zmiana okoliczności zewnętrznych lub wywołanie u zwierzęcia stresu powodowało często samorzutne odnowienie się reakcji. Takie ponowne pojawienie się reakcji miało miejsce najczęściej w sytuacji, gdy wygaszano tę reakcję, ale w kontekście odmiennym od tego, w którym reakcja ta była wyuczona. Zatem ponowne umieszczenie zwierzęcia w poprzednim środowisku wiązało się z nawrotem reakcji, ponieważ wiele nieuwzględnionych wcześniej czynników a skojarzonych z reakcją mogło uaktywniać odpowiednie procesy neuronalne prowadzące do jej pojawienia się. Nie można również wykluczyć tworzenia się nowych połączeń. Wnioski z tych badań nad uczeniem i warunkowaniem znajdują odzwierciedlenie w wielu sytuacjach życia codziennego. Często zdarza się, że osoba lecząca się np. z jakiegoś uzależnienia powraca do domu, starych przyjaciół, i następuje samorzutne pojawienie się nawyków, których osoba ta próbowała się pozbyć. Na przykład, osoba lecząca się z alkoholizmu trafia przez przypadek na suto zakrapianą imprezę, na której znajomi namawiają ją do wypicia choć jednego kieliszka. Okoliczności, a nieraz i stres sprawiają, że powracają stare nawyki i osoba taka ponownie wpada w nałóg.

Przytoczone tu przykłady są najlepszym dowodem na to, że nie można traktować psychologii i innych dziedzin nauki, np. neurofizjologii, jako zupełnie odrębnych, mających osobne obiekty badań. Należałoby je raczej uznać za dziedziny komplementarne, o czym już wspominałem.

Różne rodzaje badań dostarczają dowodów na to, że warunkowanie reakcji strachu jest najsilniejszym i najbardziej odpornym na wygaszanie rodzajem warunkowania (LeDoux, 2000).

Chciałbym powrócić jeszcze do zależności między stresem a funkcjonowaniem hipokampu, której niejednoznaczny charakter nie został dostatecznie podkreślony. Niewielki bądź silniejszy, ale sporadyczny stres poprawia pamięć deklaratywną. Jak wiadomo, wydzielana w sytuacjach stresu adrenalina pobudza w sposób bezpośredni albo pośrednio niektóre struktury organizmu, m.in. hipokamp, którego aktywność zwiększa się. Hormon ten wnika do jądra pasma samotnego (nucleus tractus solitarii) w rdzeniu przedłużonym, które pobudza z kolei miejsce sinawe (locus coeruleus) znajdujące się w pniu mózgu i wydzielające noradrenalinę do przodomózgowia.

Zatem funkcjonowanie pamięci wiąże się z poziomem stężenia neuroprzekaźników. Hormony takie jak adrenalina pełnią istotne funkcje w regulowaniu procesów pamięci. Adrenalina jest wydzielana przez komórki rdzenia nadnerczy, które pobudzane są przez impulsy nerwowe za pośrednictwem podwzgórza i nerwowego układu wegetatywnego. Jeśli jednak stres ma charakter chroniczny i jest przy tym silny, uwalniana pod wpływem podwzgórza kortykoliberyna (CRH - corticophine releasing hormone) mająca połączenia m. in. z ciałem migdałowatym, jest transportowana naczyniami krwionośnymi do przysadki mózgowej, tam wpływa na syntezę hormonu adrenokortykotropowego (ACTH - adrenocorticotropic hormone). ACTH pobudza z kolei syntezę i uwalnianie z kory nadnerczy kortykosteroidów (m.in. kortyzolu i kortyzonu), hormony te regulują aktywność wydzielniczą podwzgórza i przysadki. Kortyzol może ponadto przenikać przez barierę krew-mózg, tworzoną przez wyspecjalizowane komórki glejowe - astrocyty, hamując aktywność hipokampa, a nawet powodując jego niszczenie przy dłuższym działaniu. Badania przeprowadzone na zwierzętach wykazały, że działania kortyzolu polega na przepuszczaniu jonów wapnia do wnętrza komórek hipokampa, co powoduje ich śmierć (LeDoux,2000; Longstaff, 2002). W przeciwieństwie do hipokampa, kortyzol pobudza aktywność amygdali. Ciało migdałowate posiada bowiem inny rodzaj komórek. Dlatego więc nadmierny stres sprzyja zapamiętywaniu emocji, zaburza natomiast pamięć faktualną.

2. W rozwoju ontogenetycznym człowieka hipokamp wykształca się stosunkowo późno, ok. 3 roku życia. Struktura ciała migdałowatego dojrzewa wcześniej. Wyjaśnia to, dlaczego małe dzieci nie zachowują w pamięci obiektywnych zdarzeń i faktów, ale doskonale pamiętają emocje towarzyszące określonym wydarzeniom.

3. LeDoux i jego zespół jako pierwsi opisali drogi podkorowe, które biegną bezpośrednio od wzgórza do ciała migdałowatego, nie przechodząc przez korę mózgową:

Zatem ciało migdałowate przetwarza informacje i wyzwala reakcję emocjonalną, zanim dotrą one do kory, która dostarcza interpretacji zdarzenia bodźcowego. Istnienie takiej drugiej drogi jest być może uwarunkowane ewolucyjnie, bowiem umożliwiło człowiekowi natychmiastowe reagowanie na zagrażające mu bodźce, np. głośne dźwięki o określonej częstotliwości, błyski, niektóre kształty (np. przypominające węża), zapachy itp. Drogi podkorowe często dominują nad tymi korowymi u osoby mocno zestresowanej lub zmęczonej, zdarza się, że wystraszymy się jakiegoś przedmiotu, po czym zdajemy sobie sprawę, że jest on niegroźny. Jeśli dana reakcja emocjonalna okaże się niepotrzebna, u większości ludzi zostanie zredukowana. Według LeDoux, u niektórych osób emocje panują nad zachowaniem, ponieważ aktywność ciała migdałowatego jest zbyt silna i kora nie może "pokonać" jej poprzez racjonalną interpretację.

Wyjaśnia to, jak funkcjonują niektóre urazy psychiczne, których dana osoba doznała np. we wczesnym dzieciństwie i których nie pamięta (ponieważ nie zostały zakodowane w pamięci faktualnej). Czasem nieprzyjemne emocje wywołują pewne fragmenty rzeczywistości skojarzone z bolesnym doświadczeniem, np. pogoda albo piosenka usłyszana w radiu w chwili, kiedy miał miejsce groźny wypadek samochodowy, których nie jesteśmy świadomi. Nawet po dłuższej przerwie czasowej, jeśli dana osoba przez przypadek usłyszy w radiu tę samą piosenkę, może doznać uczucia silnego niepokoju i nie zdawać sobie sprawy z jakiego powodu. Wówczas najprawdopodobniej będzie próbowała znaleźć na to jakieś wyjaśnienie, tak jak wspomniany już pacjent H.M., który uzasadniał swoje emocje okolicznościami zewnętrznymi albo stałymi cechami swojej osobowości. Może nawet dojść do procesu zwanego wtórnym uwarunkowaniem lęku, kiedy to nowy, wcześniej obojętny bodziec (np. element otoczenia) będzie wywoływać reakcję lękową. Zdaniem wielu naukowców jest to jedną z przyczyn fobii. Innego rodzaju problem powstaje, gdy pojawia się jakiś czynnik czy reakcja pozwalająca na zmniejszenie reakcji strachu. Zwykle w takich sytuacjach zaczyna działać również mechanizm warunkowania, tyle, że sprawczego. Mianowicie dana osoba będzie prawdopodobnie powtarzać określoną czynność w celu zredukowania strachu. Może temu towarzyszyć tzw. lęk wtórny (meta-anxiety), czyli strach przed przeżyciem lęku w przypadku niewykonania czynności, która miałaby ten lęk zredukować. Negatywnym wzmocnieniem powodującym tendencję do powtarzania danej czynności byłoby tu uniknięcie lęku (LeDoux, 2000). LeDoux opisywał eksperyment, w którym uczono szczury unikania rażenia prądem poprzez wykonywanie określonej czynności. Zaobserwowano, że zwierzęta przejawiały tę reakcję z coraz większą intensywnością, nawet wtedy, nie były już rażone prądem. Mechanizmy takie mogą prowadzić do zaburzeń obsesyjno-kompulsywnych (OCD, obsessive-compulsive disorder), za które odpowiadają jądra podstawne. Prawdopodobnie to drogi podkorowe są odpowiedzialne za proces generalizowania bodźców - ciało migdałowate przejawia podobną aktywność w odpowiedzi na bodźce, które przypominają się np. kształtem czy kolorem. Za to kora mózgowa posiada zdolność różnicowania bodźców. Małe dzieci częściej generalizują bodźce lękowe, ponieważ części kory kontrolujące reakcje emocjonalne nie są u nich w pełni rozwinięte, osiągają pełną dojrzałość między 18 a 36 miesiącem życia.

W procesie wygaszania uwarunkowanych reakcji uczestniczy kora przedczołowa. Na podstawie badań przeprowadzonych na szczurach, wykazano, że reakcje unikania strachu zanikają całkowicie po wybiórczym uszkodzeniu okolic przedczołowych mózgu, wtedy reakcje strachu utrzymują się nawet przez całe życie. LeDoux nazwał to zjawisko "perseweracją emocjonalną". Najnowsze eksperymenty (LeDoux, 2000) sugerują, że hormony kortykosteroidowe hamują nie tylko aktywność hipokampa, ale i kory przedczołowej. Wyjaśnia to, dlaczego w sytuacjach stresogennych większe jest prawdopodobieństwo samorzutnego odnowienia się reakcji strachu oraz zwiększanie się intensywności istniejących reakcji lękowych, np. obsesji i kompulsji. W sytuacji chronicznego stresu może dojść do trwałego zniszczenia kory przedczołowej, wtedy osoba cierpiąca na ostrą postać nerwicy jest mało podatna na wszelkie formy leczenia, zarówno psychoterapeutycznego, jak i farmakologicznego.

Na koniec warto odróżnić od siebie dwa terminy, które często używane są ze sobą zamiennie, tymczasem w rozumieniu badaczy zajmujących się układem nerwowym (neuroscientists), oznaczają zupełnie inne procesy. Chodzi o emocje i uczucia. Emocje to behawioralne i wegetatywne zmiany organizmu następujące w odpowiedzi na bodźce biologicznie znaczące. Zmiany te mogą obejmować aktywność AUN, jak i procesy zachodzące w korze mózgowej związane z interpretacją zdarzeń bodźcowych. Uczucia można rozpatrywać jako świadome interpretacje emocji i zdarzeń emocjonalnych, obejmują one wyższe funkcje psychiczne zachodzące w korze nowej. Informacje dochodzące z podwzgórza do kory mózgowej są poddawane interpretacji, przetwarzane, oceniane. Każda emocja może więc rodzić wiele uczuć, które różnią się między sobą natężeniem danej emocji oraz jej interpretacją. Przykładowo w obrębie jednej emocji podstawowej nazywanej różnie lękiem albo strachem, wyróżniamy wiele uczuć, np. lęk (nie ma konkretnego źródła), strach (przyczyna jest ściśle określona), panika (strach bardzo silny, niemożliwy do opanowania), obawa, przerażenie itd.

Kilka emocji podstawowych może występować w tym samym czasie, ponieważ ich aktywowanie uzależnione jest od odrębnych obwodów neuronalnych, a te mogą być pobudzane jednocześnie. Uczucia mogą powstawać w wyniku połączenia nawet kilku emocji podstawowych i określane są w języku często jednym terminem.(np. zdziwienie + smutek = rozczarowanie). W literaturze psychologicznej wymienia się najczęściej od sześciu do ośmiu emocji podstawowych (w nawiasach podane są inne możliwe określenia): strach (lęk), zdziwienie (zaskoczenie), zadowolenie (radość), odrazę (obrzydzenie), złość (gniew), smutek (przygnębienie), niektórzy wyróżniają również sympatię (miłość) i /lub pożądanie.

Podsumowując, Freud napisał kiedyś: "nasza topika psychiczna nie ma, jak na razie, nic wspólnego z anatomią" (Stachowski, 2004). Możemy dziś z całym przekonaniem stwierdzić, że nie jest to prawda. Ciekawe, jak zinterpretowaliby to psychoanalitycy...

Bibliografia:

Damasio, A. 2000. Błąd Kartezjusza. Wydawnictwo Rebis.

Duch, W. 2001. Wstęp do kognitywistyki.

http:www.phys.uni.torun.pl/

Feneiz, H. 2003. Ilustrowana anatomia człowieka. Warszawa: PZWL.

Hock, R. 2003. 40 prac badawczych, które zmieniły oblicze psychologii. Gdańsk: GWP.

LeDoux, J. 2000. Mózg emocjonalny. Poznań: Media Rodzina.

Longstaff, A. 2002. Krótkie wykłady. Neurobiologia. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

Murray, R. K. i in. 2000. Biochemia Harpera. Warszawa: PZWL.

Narkiewicz, O.; Moryś, Janusz. 2003. Neuroanatomia czynnościowa i kliniczna. Warszawa: PZWL.

Reber, A. S. 2002. Słownik psychologii. Warszawa: Scholar.

Stachowski, R. 2004. Historia współczesnej myśli psychologicznej od Wundta do czasów najnowszych. Warszawa: Scholar.

Tavris, C.; Wade, C. 1999. Psychologia. Podejścia oraz koncepcje. Poznań: Zysk i s-ka.

Traczyk, W.; Trzebski, A. (red.). 2003. Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej. Warszawa: PZWL.