薬理学的ストレスは、作業記憶のパフォーマンスを損ない、背外側前頭前野グルタミン酸変調を減衰させます

ワーキングメモリプロセスは、背外側前頭前野（DLPFC）に関連付けられています。プロトン官能性磁気共鳴分光法（1H FMRS）を使用した以前の研究では、文字2バック性能中に有意なDLPFCグルタミン酸変調が観察されました。これは、興奮性神経活動の作業記憶駆動型の増加を示しています。急性ストレスは、作業記憶のパフォーマンスを損なうことが示されています。ここでは、プラセボ（経口乳糖）および急性ストレス条件（経口ヨヒンビン54 mg+ハイドロコルチゾン10 mg）の下での作業記憶中のDLPFCグルタミン酸変調を定量化しました。二重盲検ランダム化されたクロスオーバーデザインを使用して、参加者（n = 19）は、左のDLPFC 1H FMRS取得中にレター2バックタスクを完了しました（Brodmannエリア45/46; 4.5cm3）。LCModelと統合された自動フィッティング手順を使用して、グルタミン酸レベルを定量化しました。ワーキングメモリ誘発グルタミン酸変調は、受動的な視覚固定から2バックレベルまでのグルタミン酸レベルのパーセンテージ変化として計算されました。結果は、急性ストレスが作業記憶誘発性グルタミン酸調節を著しく減衰させ、プラセボレベルと比較して2バック応答の精度の障害を示したことを示しました。フォローアップ分析により、2バックのパフォーマンスは、プラセボ中の受動的な視覚固定と比較して、グルタミン酸レベルを大幅に調整したが、急性ストレスではないことを示しました。血圧や唾液コルチゾールを含むバイオマーカーは、ヨヒンビン+ハイドロコルチゾンの投与が有意な生理学的ストレス反応を引き出すことを確認しました。これらの発見は、先験的な仮説をサポートし、急性ストレスがDLPFC機能と興奮性活動を損なうことを示しています。この研究は、急性ストレスが精神障害と脱線治療の進行に寄与する神経生物学的メカニズムを強調しています。ノルアドレナリンとコルチゾールの効果を分離し、抗ストレス薬および/または行動介入を評価するには、将来の研究が必要です。

Working memory processes are associated with the dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC). Prior research using proton functional magnetic resonance spectroscopy (1H fMRS) observed significant dlPFC glutamate modulation during letter 2-back performance, indicative of working memory-driven increase in excitatory neural activity. Acute stress has been shown to impair working memory performance. Herein, we quantified dlPFC glutamate modulation during working memory under placebo (oral lactose) and acute stress conditions (oral yohimbine 54 mg + hydrocortisone 10 mg). Using a double-blind, randomized crossover design, participants (N = 19) completed a letter 2-back task during left dlPFC 1H fMRS acquisition (Brodmann areas 45/46; 4.5 cm3). An automated fitting procedure integrated with LCModel was used to quantify glutamate levels. Working memory-induced glutamate modulation was calculated as percentage change in glutamate levels from passive visual fixation to 2-back levels. Results indicated acute stress significantly attenuated working memory-induced glutamate modulation and impaired 2-back response accuracy, relative to placebo levels. Follow-up analyses indicated 2-back performance significantly modulated glutamate levels relative to passive visual fixation during placebo but not acute stress. Biomarkers, including blood pressure and saliva cortisol, confirmed that yohimbine + hydrocortisone dosing elicited a significant physiological stress response. These findings support a priori hypotheses and demonstrate that acute stress impairs dlPFC function and excitatory activity. This study highlights a neurobiological mechanism through which acute stress may contribute to psychiatric dysfunction and derail treatment progress. Future research is needed to isolate noradrenaline vs. cortisol effects and evaluate anti-stress medications and/or behavioral interventions.