Abstract
Doelwit
Epidemiologiese studies dui daarop dat eksperimentering met verslawende middels en aanvang van verslawende versteurings hoofsaaklik gekonsentreer is in adolessensie en jong volwassenheid. Die skrywers beskryf basiese en kliniese data wat adolessente neuro-ontwikkeling ondersteun as 'n biologies kritieke tydperk van groter kwesbaarheid vir eksperimentering met stowwe en die verkryging van stofgebruikafwykings.
Metode
Die skrywers het onlangse literatuur oor neurokring onderliggend aan motivering, impulsiwiteit en verslawing hersien, met 'n fokus op studies wat adolessente neuro-ontwikkeling ondersoek.
Results
Adolessente neuro-ontwikkeling vind plaas in breinstreke wat verband hou met motivering, impulsiwiteit en verslawing. Adolessente impulsiwiteit en / of nuwigheid soeke as 'n oorgangseienskap gedrag kan deels verklaar word deur rypwording veranderinge in frontale kortikale en subkortikale monoaminergiese stelsels. Hierdie ontwikkelingsprosesse kan met voordeel leerdryfkragte vir aanpassing by volwasse rolle bevorder, maar kan ook groter kwesbaarheid vir die verslawende aksies van dwelms verleen.
Gevolgtrekkings
'n Verkenning van ontwikkelingsveranderinge in neurokringe betrokke by impulsbeheer het beduidende implikasies vir die begrip van adolessentegedrag, verslawingkwesbaarheid en die voorkoming van verslawing in adolessensie en volwassenheid.
Dwelmgebruiksversteurings is 'n hoofoorsaak van mediese morbiditeit, mortaliteit en gesondheidsuitgawes in die Verenigde State (1). Streeksbeskikbaarheid van middels en sosiale neigings beïnvloed die voorkoms van spesifieke middelgebruiksversteurings (2). Drie groot waarnemings dui daarop dat die ontwikkelingsperiodes van adolessensie en vroeë volwassenheid primêre korrelate is van substansgebruik en substansgebruiksversteurings, wat oor kulturele neigings en substanse werk. Eerstens toon adolessente en jong volwassenes oor die algemeen hoër koerse van eksperimentele gebruik en dwelmgebruikafwykings as ouer volwassenes, soos aangedui deur studies van die algemene bevolking wat oor die laaste twee dekades strek en met die gebruik van alternatiewe diagnostiese kriteria (3-5). Tweedens, verslawende versteurings wat by volwassenes geïdentifiseer word, het die meeste begin in adolessensie of jong volwassenheid (6, 7). Byvoorbeeld, die meeste volwasse Amerikaanse rokers begin rook voor ouderdom 18 (8), en die aanvang van daaglikse rook is ongewoon na ouderdom 25 (9). Meer as 40% van volwasse alkoholiste ervaar alkoholismeverwante simptome tussen ouderdomme 15 en 19, en 80% van alle gevalle van alkoholisme begin voor ouderdom 30 (10). Die mediaan gerapporteerde ouderdom van aanvang van onwettige dwelmgebruik by volwassenes met dwelmgebruiksversteurings is 16 jaar, met 50% van gevalle wat tussen ouderdomme 15 en 18 begin en seldsame aanvang na ouderdom 20 (3). Derdens voorspel vroeëre aanvang van substansgebruik groter erns en morbiditeit van verslawing, insluitend die gebruik van—en stofgebruikafwykings wat verband hou met—veelvuldige middels (6, 11, 12). Alhoewel epidemiologiese opnames oor die algemeen 'n groter voorkoms van middelgebruikversteurings in manlike as by vroulike proefpersone oor ouderdomme toon, word hierdie ouderdomspesifieke neigings in beide manlike en vroulike subgroepe waargeneem, wat die bestaan van geslagsonafhanklike faktore in die ontwikkelingsaanvang van substansgebruikversteurings voorstel. (4, 13).
Twee sleutelveranderlikes in die ontstaan van verslawende versteurings is die 1) graad/hoeveelheid van dwelm-inname en 2) die inherente kwesbaarheid vir verslawing gegewe 'n vaste hoeveelheid dwelm-inname (14, 15). Om te verstaan of een of albei van hierdie faktore groter is in adolessensie is belangrik om die ontwikkelingsaanvang van substansgebruiksversteurings te verduidelik. Alhoewel kulturele, portuur- en gesinsinvloede bydra tot dwelmbeskikbaarheid en substanseksperimentering (16), dui verskeie bewyse daarop dat sosiokulturele aspekte spesifiek vir adolessentelewe alleen nie ten volle verantwoordelik is vir groter dwelminname nie. Alhoewel bemarking en die beskikbaarheid van wettige dwelms (alkohol en nikotien) deurdringend is oor ouderdomsgroepe in die Amerikaanse samelewing en wetlik slegs vir volwassenes goedgekeur word, is die aanvang van dwelmgebruiksversteurings wat met hierdie middels geassosieer word, gekonsentreer in adolessensie en jong volwassenheid en neem nie toe nie op 'n kumulatiewe wyse met toenemende ouderdom. In Europa, waar tiener kulturele norme en samelewingsbeperkings met betrekking tot middels verskil van dié in die Verenigde State, kom die voorkoms en morbiditeit wat verband hou met dwelmgebruik versteurings insgelyks gereeld by adolessente en jong volwassenes (17, 18).
Genetiese en neurobiologiese faktore binne individue word vermoedelik die drempel van dwelmblootstelling verlaag wat nodig is om die oorskakeling van eksperimentele na verslawende dwelmgebruik te "verbreek".15). Groeiende kliniese bewyse dui daarop dat adolessensie 'n tydperk van verhoogde biologiese kwesbaarheid vir die verslawende eienskappe van onwettige en wettig goedgekeurde stowwe verteenwoordig. Byvoorbeeld, adolessente toon 'n meer vinnige vordering van onwettige dwelmgebruik as volwassenes (4, 19). Ten spyte van die rook van minder sigarette as volwassenes, toon adolessente hoër koerse van afhanklikheid by soortgelyke vlakke van gebruik (20), en alhoewel koerse van alkoholgebruik dieselfde is regdeur adolessensie en volwassenheid, verskil koerse van misbruik/afhanklikheid omgekeerd met ouderdom (5). Hierdie artikel hersien basiese en kliniese bewyse vir adolessente neuro-ontwikkeling as 'n kritieke tydperk van verslawing kwesbaarheid. Gedrag wat oënskynlik gekenmerk word deur impulsiwiteit en suboptimale besluitneming word beskryf as normatiewe eienskappe van adolessensie wat ooreenstem met die ontwikkeling van motiveringskringe betrokke by die patofisiologie van verslawing. Ontwikkelingsgebeure wat motiverende dryfkragte fasiliteer wat leer oor volwasse ervarings bevorder, kan terselfdertyd kwesbaarheid vir neurogedragseffekte van verslawende middels verhoog, wat lei tot dwelmgebruiksversteurings.
Impulsiwiteit en besluitneming
Die voorkoms van substansgebruiksversteurings is verhoog by volwassenes met skisofrenie, ernstige affektiewe versteurings, antisosiale en grenspersoonlikheidsversteurings, en patologiese dobbelary (2, 3, 10, 21, 22). Adolessente met antesedente of volledig uitgedrukte weergawes van hierdie versteurings is ook meer geneig om dwelmgebruiksversteurings te hê (23-25). Verenigings van hierdie geestesiektes en adolessensie met substansgebruiksversteurings dui daarop dat algemene breinmeganismes die kwesbaarheid vir substansgebruiksversteurings in hierdie verskillende kontekste kan onderlê. Hierdie meganismes kan manifesteer as 'n algemene kliniese motief of gedragseienskap wat adolessente, psigiatriese of substansgebruiksversteuringsgroepe oorskry. Verswakte impulsbeheer verteenwoordig een so 'n motief (23, 26, 27). Soos met ander beskrywende konstrukte in kliniese psigiatrie, is die presiese betekenis van impulsiwiteit en die verhouding daarvan met eienskappe van nuwigheid of sensasiesoekery debatteerbaar. Variëteite van impulsiwiteit is voorgestel, afhangende van die kliniese maatstaf en die funksie van spesifieke breinstreke wat geassesseer word (28). Hier formuleer ons impulsiwiteit as doelgerigte gedrag wat gekenmerk word deur swak oordeel in die verkryging van belonings, soos verslawende dwelms, seks, kos, sosiale mag (deur middel van geweld), geld of ander hulpbronne (27, 28). Met hierdie definisie lei impulsiewe gedrag oor die algemeen tot nadelige of nadelige gevolge; gedrag wat gekenmerk word deur verhoogde soeke na nuutheid of swak besluitneming kan as impulsief beskou word (29).
Psigiatriese versteurings wat algemeen geïdentifiseer word met steurnisse in beloningsmotivering en dwelmgebruikversteuring comorbiditeit word geassosieer met impulsiwiteit (3, 27, 28, 30). Instrumente wat besluitneming meet identifiseer impulsiwiteit as 'n voorkeur vir hoërisiko-/laevoordeelkeuses of minder onmiddellike belonings bo groter vertraagde belonings (tydelike afslag) (31, 32). Impulsiewe reaksiepatrone is geïdentifiseer in verband met impulsbeheerafwykings, dwelmgebruikversteurings en psigiatriese diagnoses met impulsbeheerversteuring en/of dwelmgebruikversteuring comorbiditeit (26, 33). Alhoewel soortgelyke instrumente nog nie by adolessente toegepas is nie, word daar oor die algemeen waargeneem dat impulsiwiteit en/of soeke na nuutheid in adolessensie toeneem en met ouderdom afneem (34, 35).
Om die verband tussen impulsiwiteit en substansgebruiksversteurings te verstaan, kan belangrik wees om die patogenese van substansgebruiksversteurings en hul groter voorkoms in spesifieke kliniese kontekste, insluitend adolessensie, te verstaan. Konseptualisering van die kliniese sindrome van substansgebruiksversteurings en swak impulsbeheer of besluitneming deel kenmerke wat soortgelyke vorme van motiverende psigopatologie voorstel. Individue met swak impulsbeheer toon 'n tematiese neiging om betrokke te raak by gedrag wat gekenmerk word deur langtermyn-nadelige uitkomste. Net so word verslawende stowwe gesamentlik geassosieer met chemiese stimulasie en neuroplastiese veranderinge in breinmotiveringssubstrate, wat lei tot verdere dwelmgebruik ten koste van sosiale en beroepsuitkomste (15). Analoog kliniese konseptualisering van impulsiwiteit en verslawings in terme van disfunksionele motiveringsrepertoriums kan algemene neurobiologiese meganismes wat motiverende neurokringe behels, weerspieël.
Neurokringloop van motiverende substrate
Om die anatomie en funksie van motiverende breinstelsels te verstaan, kan belangrike inligting verskaf oor ooreenkomste tussen impulsiwiteit, risiko vir substansgebruiksversteurings en adolessensie. Motivering kan gekonseptualiseer word as breinaktiwiteit wat “inset” inligting oor die interne toestand van die individu en eksterne omgewing verwerk en gedrags “uitset” bepaal (36). Eerder as om as 'n eenvoudige refleksstelsel te funksioneer wat diskrete gedrag produseer in reaksie op diskrete stimuli, behels motivering hoër-orde verwerking wat ontwerp is om gedrag te organiseer om oorlewing te maksimeer (37). Doelgerigte gedrag behels die integrasie van inligting oor veelvuldige veranderende interne toestande (bv. honger, seksuele begeerte of pyn) en omgewingstoestande (insluitend hulpbron- of voortplantingsgeleenthede, die teenwoordigheid van gevaar) om 'n voordelige gedragsreaksie te genereer (31). As hierdie kompleksiteit saamgestel word, kan veelvuldige oorlewingsdoelwitte gelyktydig belangrik wees, maar onafhanklik bereikbaar in ruimte en tyd, en daar kan groot getalle potensieel suksesvolle gedragstrategieë bestaan om een of meer van hierdie doelwitte te bereik. Motiverende neurokringloop moet dus meganismes behels wat in staat is om alternatiewe gemotiveerde dryfvere voor te stel en om gepaste gemotiveerde dryfvere vir inwerkingstelling doeltreffend te prioritiseer en te kies (36, 38).
Translationele neurowetenskap begin neurobiologiese bewyse genereer wat hierdie teoretiese oorwegings ondersteun. Die belangrikheid van motivering vir evolusionêre fiksheid sou voorspel dat aansienlike dele van die brein betrokke is, na aanleiding van 'n hiërargiese anatomiese en funksionele organisasie wat oor spesies bewaar word. Diere- en menslike studies dui op die bestaan van 'n primêre motiveringskring wat die prefrontale korteks en ventrale striatum behels, wat direkte toegang tot en invloed het op motoriese "uitset" strukture (37). Hierdie anterior sisteem word ondersteun deur 'n meer wydverspreide en posterior geleë sekondêre motiveringskring wat verskeie modaliteite van sensoriese "insette" inligting verskaf deur middel van direkte aksonale projeksies wat in primêre motiveringskringe konvergeer (Figuur 1) (39-41). Byvoorbeeld, die hippokampus en amygdala verskaf kontekstuele geheue en affektiewe inligting wat relevant is vir motiverende stimuli (31, 39, 42, 43), terwyl hipotalamus- en septale kerne inligting verskaf wat relevant is vir primitiewe of instinktueel gemotiveerde gedrag, soos voedingsinname, aggressie en reproduktiewe reaksies (44).
Onlangse bevindinge karakteriseer primêre motiveringskringe as wat populasies van neurone bevat wat in staat is om vuurpatrone te genereer wat verskeie aspekte van gemotiveerde dryfkragte of alternatiewe gemotiveerde dryfkragte kan kodeer (45). Hierdie voorstellings kom voor onder neuronale ensembles wat onderling verbind is deur parallelle lusse van seriële aksonale projeksies vanaf die prefrontale korteks na die ventrale striatum (die kern accumbens na die ventrale globus pallidus) na die talamus en terug na die korteks (46, 47) (Figuur 1 en Figuur 2). Kortikale-striatale-talamiese-kortikale lusse word as parallel beskryf omdat spesifieke substreke van die prefrontale korteks (bv. anterior cingulate, ventromediale en dorsolaterale streke) na spesifieke kompartemente binne die striatum uitsteek, wat op hul beurt 'n mate van segregasie in projeksies handhaaf die talamus en terug na die korteks (48). Beide anatomiese en neurofisiologiese bewyse dui daarop dat afvuurpatrone van neuronale ensembles binne funksioneel spesifieke kompartemente van die striatum gedeeltelik gekorreleer is met patrone van vuur in spesifieke prefrontale korteks substreke (42, 49). Op hul beurt word vuurpatrone in beide die nucleus accumbens en prefrontale korteks beïnvloed deur glutamatergiese insette van die hippokampus en amygdala, wat daarop dui dat abnormaliteite in hierdie distale strukture beide geestesongesteldheid en motiveringsafwykings kan veroorsaak (50). Omdat striatale populasies direkte invloed op premotoriese en motoriese kortekse en breinstammotoriese sentrums het, bepaal hul aktiwiteit meer direk motiveringstoestande en gedragsuitset (39, 44). Digte versamelings van γ-aminobottersuur (GABA)-ergiese inhiberende neurone in die striatum kommunikeer deur middel van herhalende kollaterale inhibisie wat dui op die hoë kapasiteit van plaaslike neurale netwerke om groot getalle alternatiewe vuurpatrone te kodeer wat as berekeningsboustene kan dien van veelvuldige, hoogs uitgebreide gemotiveerde dryfvere (39, 47, 51-67).
Opeenhopende bewyse dui daarop dat neurokringe-koderende repertoriums van alternatiewe gemotiveerde dryfvere onderhewig is aan neurobiologiese gebeure wat gemotiveerde dryfvere vir gedragsaksie prioritiseer en kies. Besondere neurale substrate is geassosieer met die bevordering (die verhoging van die waarskynlikheid van inwerkingstelling) of inhibeer van gemotiveerde dryfvere. Versteurings van motiveringsrepertorium, insluitende variëteite van impulsiwiteit en verslawings, kan dus gewoonlik swak koördinasie of abnormale funksionering van bevorderende of inhiberende neurale sisteme weerspieël wat integraal tot primêre motiveringskringe is (41, 52). In ooreenstemming met hierdie idee, impliseer neurobeeldingstudies algemene subkortikale-striatale streke en die prefrontale korteks in emosionele en kognitiewe prosesse van besluitneming en die farmakologiese werking van verslawende middels (53). Om hierdie hipotese verder te verken, sal data wat promosie- en inhiberende motiveringssubstrate kenmerk, beskryf word, gevolg deur 'n oorsig van veranderinge binne hierdie weë gedurende adolessensie.
Promosie motivering Substrate
Dopamienvrystelling in die striatum is 'n vernaamste neuromodulerende gebeurtenis wat betrokke is by die vertaling van geënkodeerde gemotiveerde dryfkragte in aksie, wat werk soos 'n algemene "gaan" sein (54). Dopamienvrystelling in die ventrale striatum (nucleus accumbens) en dorsale striatum (caudate putamen) word veroorsaak deur opwindende seine van die korteks en ander areas wat dopamienneuronaktiwiteit in onderskeidelik die ventrale tegmentale area en substantia nigra stimuleer (55, 56) (Figuur 1). Die ventrale en dorsale afdelings word egter geassosieer met verskillende vlakke van premotoriese verwerking. Dopamienvrystelling in die dorsale striatum, wat gekompromitteer is in die patogenese van Parkinson se siekte, word hoofsaaklik geassosieer met die aanvang en vloei van konkrete motoriese aktiwiteit en gewoontegedrag (57). In teenstelling hiermee word dopamienvrystelling in die nucleus accumbens geassosieer met motiverende stimuli, subjektiewe beloning, premotoriese kognisie (denke) en die aanleer van nuwe gedrag (43, 46, 58). Die presiese wyse waarop dopamien vrystelling betrokke is by die vertaling van denke in aksie is onbekend. Sommige werk dui daarop dat dopamienafskeiding die vuurpatrone van neuronale ensembles in die nucleus accumbens direk beïnvloed en hul reaksies op glutamatergiese insette van die korteks, amygdala en hippokampus beïnvloed (51, 59) (Figuur 2B). Hierdie bevinding dui daarop dat sensoriese, affektiewe en kontekstuele geheue-inligting, wat lei tot die generering van voorstellings van gemotiveerde dryfkragte, deur dopamienvrystelling in die striatum omhein word, sodat stroomaf motoriese sentrums spesifieke motiveringsinligting kan ontvang en daarop kan reageer (51, 59, 60). Gevolglik verander neurotoksiese letsels van die prefrontale korteks, amygdala of hippokampus gedragsrepertoriums wat veroorsaak word deur farmakologiese stimulasie van dopamienvrystelling in die nucleus accumbens (61-63).
Daar is getoon dat 'n wye verskeidenheid motiverende stimuli dopamien in die nucleus accumbens verhoog. Dit sluit in die farmakologiese werking van verslawende middels (insluitend nikotien, alkohol, kokaïen, amfetamien, opiate, dagga), natuurlike belonings (kos, seks of ander hulpbronne), beloningsverwante stimuli en situasies (videospeletjie speel), en stresvolle of aversiewe stimuli (43, 64-67). Omgewingsbewustheid is noodsaaklik vir die doeltreffende verkryging van beloningshulpbronne, en die dryfkrag om die onbekende te soek en te verken is self 'n kragtige primêre motivering (43). Omgewingsnuutheid veroorsaak ventrale-striatale dopamien vrystelling (68) en, soos verslawende middels, lokomotoriese gedrag by laboratoriumdiere produseer (69). Nuwigheid, aangebied in die vorm van onvoorspelbare gebeurlikhede of omgewingstimuli, in kombinasie met verslawende middels, is veral motiverend (70). Belonings wat op intermitterende, ewekansige of onverwagte maniere gelewer word, het groter kapasiteit oor herhaalde proewe om dopamienselvuur en beloning-gekondisioneerde gedrag te handhaaf (71, 72). In teenstelling hiermee word baie goed aangeleerde gemotiveerde gedrag of gewoontes wat uitgevoer word onder verwagte gebeurlikhede minder afhanklik van nucleus accumbens dopamien vrystelling. Dit blyk dus dat direkte farmakologiese stimulasie van dopamienstelsels wat deur verslawende middels bemiddel word, naboots en/of sinergisties optree met die natuurlike motiverings-enkoderende eienskappe van omgewingsnuutheid.
'n Tweede belangrike funksie van dopamien, tesame met glutamatergiese afferente aktiwiteit in die nucleus accumbens en intrinsieke GABA-ergiese aktiwiteit van nucleus accumbens neurone, behels die bepaling van toekomstige voorstellings en seleksievoorkeure van gemotiveerde dryf. In beloningsverwante leer word toekomstige gedrag gevorm volgens vorige ervarings wat met belonings geassosieer word deur middel van neuroplastiese veranderinge in nucleus accumbens neurone (73). Herhaalde dwelm-ontlokte dopamienvrystelling in die nucleus accumbens veroorsaak veranderinge in sellulêre proteïene betrokke by intrasellulêre reseptor seinweë, geenuitdrukking en sellulêre argitektuur (15). Dopamienoordrag in nucleus accumbens en prefrontale korteksstreke wat na die nucleus accumbens uitsteek, is geïmpliseer in meganismes van leer en plastisiteit, insluitend veranderinge in langtermyn potensiasie en morfologie van neuronale dendritiese bome (74-77). Hierdie neuroplastiese prosesse kan gedragsensitisering onderlê, waardeur die motiveringsdrang wat met 'n beloning geassosieer word, al hoe sterker word namate daardie beloningskonteks herhaaldelik ervaar word (78, 79). Sensibilisering, as 'n toename in die motiveringsprioriteit wat met 'n bepaalde kontekstuele beloning geassosieer word in verhouding tot ander geënkodeerde motiveringsdryfvere, produseer beloningspesifieke aanwinsgedrag wat toenemend kompulsief word (78). Op hierdie manier kan dopamienstelselaktiwiteit 'n langtermynfunksie dien om die repertoire van motiveringsdryfvee van die individu te vernou of te fokus.
Inhiberende motivering substrate
Tekortkominge in funksie of struktuur van inhiberende sisteme word geassosieer met die inwerkingstelling van gemotiveerde dryfvere wat as suboptimaal of onvanpas geag word. Die belangrikste hiervan is die serotonien (5-HT) neurotransmitterstelsel en prefrontale kortekskomponente van motiveringskringe (Figuur 1). Maatstawwe van verminderde brein-5-HT-aktiwiteit word geassosieer met impulsiewe gedrag, insluitend uiterlike en selfgerigte geweld, selfmoord, brandstigting en patologiese dobbelary (80-82). Farmakologiese besering van 5-HT-stelsels in diere lei tot impulsiewe reaksie in beloningsverwante leer en aansporingsmotivering (83). Omgekeerd verminder pro-serotonergiese middels sosiale aggressie en impulsiwiteit by diere en mense (84, 85). Alhoewel meganismes vir hierdie bevindinge nie volledig uitgebrei is nie, blyk 5-HT-projeksies vanaf die middelbrein raphae-kerne na motiveringskringe, insluitend die ventrale tegmentale area, nucleus accumbens, prefrontale korteks, amygdala en hippokampus, betrokke te wees (55, 86).
Prefrontale korteksfunksie is lank reeds geassosieer met impulsbeheer. Gedokumenteer so vroeg as 1848, veroorsaak skade aan die ventromediale prefrontale korteks deurdringende motiverende impulsiwiteit wat verband hou met affektiewe onstabiliteit, swak besluitneming en uitvoerende beplanning, en onverskilligheid teenoor sosiale leidrade (87). Verswakte impulsbeheer is daarna gerapporteer in talle neuropsigiatriese toestande (bv. antisosiale persoonlikheidsversteuring, affektiewe versteurings, skisofrenie, substansgebruiksversteurings, demensies en traumatiese breinbesering) wat gekenmerk word deur abnormale maatstawwe van prefrontale korteksfunksie (26, 30, 88-90).
Prefrontale korteks-abnormaliteite word geassosieer met 'n groter risiko om middelgebruiksversteurings te ontwikkel, wat moontlik veranderinge in motiveringsreaksies op verslawende middels behels. Kliniese studies toon 'n assosiasie van traumatiese breinbesering, wat dikwels die prefrontale korteks insluit, met verhoogde dwelmgebruikversteuring comorbiditeit en dui daarop dat die aanvang van een van hierdie faktore alleen die risiko vir die ander verhoog (91-93). Funksionele of anatomiese abnormaliteite van die prefrontale korteks van nie-spesifieke etiologie word ook algemeen geïdentifiseer in populasies met substansgebruiksversteurings (94-97). In ooreenstemming met hierdie kliniese waarnemings, kan prefrontale korteksletsels by rotte die versterkende doeltreffendheid van kokaïen tydens selftoediening verhoog (98, 99).
Ondersoeke van kortikostriatale interaksies dui op 'n meganisme vir prefrontale korteks disfunksie, wat beide impulsiwiteit en 'n groter risiko vir substansgebruiksversteurings veroorsaak. Eksitatoriese glutamatergiese projeksies vanaf die prefrontale korteks na die nucleus accumbens en ventrale tegmentale area beïnvloed dopamienvrystelling, neuronale afvuur en neuroplastiese prosesse in die nucleus accumbens (39, 100, 101). Hierdie anatomiese en funksionele skakels dui daarop dat die prefrontale korteks betrokke is by die voorstelling, uitvoering en inhibisie van motiveringsdryfkragte deur patrone van neurale ensemblevuur in die nucleus accumbens te beïnvloed. Kompromie van die prefrontale korteks of sy insette na die nucleus accumbens kan 1) die verskeidenheid voorstellings van motiveringsdryfopsies in die nucleus accumbens verander, 2) die reaksiepatrone oor nucleus accumbens neuronale ensembles verander na die "gaan" sein wat deur dopamieninstroming verskaf word , wat lei tot groter waarskynlikheid van inwerkingstelling van bepaalde gemotiveerde dryfkragte, en/of 3) neuroplastiese prosesse in die nucleus accumbens benadeel wat normaalweg die sterkte van gemotiveerde dryfkragte wat deur vorige ondervinding as onvanpas beskou word, sal verminder. Swak prefrontale korteksfunksie, ongeag die spesifieke patologie, kan die waarskynlikheid verhoog om onvanpaste gemotiveerde dryfvere uit te voer wat klinies as impulsief beskou word. Net so kan prefrontale korteks-disfunksie lei tot 1) voorkeurmotiverende reaksie op direk geënkodeerde belonings wat deur die prodopamien-effekte van dwelms verskaf word en/of 2) 'n ongekontroleerde vordering van neuro-aanpasbare effekte van dwelms wat motiveringssensitisering onderlê en 'n oorskakeling na kompulsiewe dwelmsoek (102, 103). As sodanig sal relatiewe inkorting van inhiberende motiveringstelsels in die opset van robuuste promosie-motiveringstelselaktiwiteite gewoonlik impulsiwiteit en die risiko van dwelmgebruikversteurings verhoog. Neuro-ontwikkelingsveranderinge tydens adolessensie wat tot hierdie toestande lei, kan verhoogde kwesbaarheid vir verslawing veroorsaak.
Volwassenheid van motiverende neurokringloop tydens adolessensie
Ingrypende psigofisiologiese verandering vind plaas tydens adolessensie. Adolessente verkry toenemend volwasse-agtige kognitiewe en emosionele style (104, 105) en word toenemend gemotiveer deur volwasse omgewingstimuli (106). In die kinderjare bevorder motivering om te speel nie-deelnemende leer oor volwasse ervarings, 'n proses wat skadelike uitkomste tot die minimum beperk (43). In adolessensie vorder motivering om te speel tot deelname aan nuwe volwasse ervarings, sonder die voordele van kontekstuele ervaringskennis om besluitneming te lei (107). Vanuit 'n volwasse perspektief kan nuwigheidsgedrewe adolessente gedrag van swak oordeel en impulsief voorkom (34, 35).
Promosie motivering Substrate
Ontwikkelingsveranderinge in primêre motiveringskringe tydens adolessensie kan gedrag wat nuut soek, bevorder en aansporingsmotiveringsprosesse aanvul. Neuropsigiatriese versteurings wat sentrale dopamienfunksie behels, volg ontwikkelingspatrone wat ooreenstem met hierdie idee. Tikafwykings, wat behandel word deur dopamienaktiwiteit te blokkeer, kom die meeste voor in die laat kinderjare en vroeë adolessensie en is geneig om in volwassenheid te verdwyn (108). Daarteenoor neem die voorkoms van Parkinson se siekte, wat gebrekkige dopamienfunksie behels, toe met toenemende ouderdom (57). Dat hierdie waarnemings algemene ontwikkelingstemas weerspieël, word ondersteun deur dierestudies wat verskille toon in peri-adolessente gedrag wat dopamienstelselfunksie behels (109). Peri-adolessente rotte toon verhoogde ondersoekende gedrag in 'n nuwe oop veld en is meer betrokke by sosiale spel as jonger en ouer rotte (110). Peri-adolessente rotte toon motoriese hiporesponsiwiteit vir prodopaminergiese middels en hipersensitiwiteit vir dopamienblokkade, wat daarop dui dat hul dopamienstelsel op die basislyn nader aan 'n funksionele plafon werk voor farmakologiese uitdaging (110). Peri-adolessente muise toon 'n groter basislynvoorkeur vir nuwe omgewings as volwasse muise (111). Met amfetamienbehandeling toon volwassenes toenames in nuwigheidsvoorkeure en peri-adolessente toon afnames, en verkies eerder die bekende omgewing wat voorheen met amfetamienaflewering gepaard gegaan het (111). Peri-adolessente rotte toon groter gedragsensitisering en striatale dopamienvrystelling na herhaalde psigostimulerende inspuitings as volwasse rotte (112, 113). Saam dui hierdie bevindinge daarop dat adolessente eksperimentering met en kwesbaarheid vir verslawende middels ontwikkelingsverskille in dopamienstelselaktiwiteit en sensitisering behels.
Volwasse verskille in bevorderende dopamienstelsels en inhiberende 5-HT-stelsels kan bydra tot adolessente nuwigheid soeke/impulsiwiteit. CSF-konsentrasies van dopamien en 5-HT-metaboliete neem af gedurende die kinderjare en verminder tot byna volwasse vlakke teen ouderdom 16 (114). Die verhouding van die dopamienmetaboliet homovanilliensuur tot die 5-HT metaboliet 5-hidroksiindool-asynsuur neem egter toe, wat 'n hoër tempo van dopamien tot 5-HT omset voorstel (114). By ape neem die digtheid van dopamiendraende presinaptiese eindes in die prefrontale korteks toe van die helfte van volwasse vlakke op 6 maande ouderdom tot volwasse vlakke teen laat adolessensie (2 jaar), wanneer die digtheid van dopamien aksonale insette ongeveer drievoudig is as van 5-HT (115). In teenstelling hiermee bereik 5-HT-produksieterreine op prefrontale korteksneurone volwasse vlakke teen die tweede week na geboorte (115). Saam dui hierdie bevindinge daarop dat adolessensie gekenmerk kan word deur groter aktiwiteit in bevorderende dopamienstelsels as in inhiberende 5-HT-stelsels.
Adolessente hormonale veranderinge wat sekondêre motiveringskringe beïnvloed, kan ook bydra tot die bevorderende funksionering van dopamienstelsels. Geslagsteroïedreseptore wat diepgaande neuroplastiese effekte bemiddel word hoogs uitgedruk in die hippokampus en die hipotalamus (116, 117). Neuroplastiese hersiening tydens puberteit kan voorstellings van kontekstuele motiveringstimuli in hierdie strukture verander, wat die aard van motiveringsdryfvere wat in primêre motiveringskringe verteenwoordig word, verander (118, 119). Byvoorbeeld, stygings in geslagshormone dra by tot groter seksuele motivering, sensitiwiteit vir nuwe seksuele en sosiale stimuli, seksuele mededinging en adolessente aggressie (43, 120, 121).
Hippokampale funksie kan belangrik wees vir geslagshormoonverwante veranderinge in nuwigheid-georiënteerde gedrag. Deur middel van breë verbinding met die korteks, vergelyk die hippokampus onmiddellike omgewingskontekste met vorige herinneringe om omgewingsnuutheid op te spoor (122). Gevolglike inligting kan geïnkodeer word in motiveringsdryfvee deur middel van hippokampale regulering van die amplitude of impak van dopamienontlading in die nucleus accumbens of deur direkte invloede op neuronale aktiwiteit van die nucleus accumbens (51, 123, 124). Hierdie idee stem ooreen met anatomiese en fisiologiese data wat toon dat hippokampale skade kwantitatiewe dopamienvrystelling in die nucleus accumbens en gedragsreaksies op nuwe omgewings verander (69). Saam stel hierdie data 'n meganisme voor waardeur hormonale toestande in spesifieke lewensfases (kinderjare, adolessensie, volwassenheid) bevorderende dopamienstelsels kan beïnvloed om gedrag te oriënteer wat die meeste aanpas by die ontwikkelingstadium.
Inhiberende motivering substrate
Veranderinge in promosie-motiveringssubstrate vind gelyktydig met ontwikkelingsgebeure in die prefrontale korteks plaas. In adolessensie het die prefrontale korteks nog nie 'n verskeidenheid kognitiewe funksies gemaksimeer wat sy vermoë om impulse te inhibeer kan insluit nie. Mates van prefrontale korteksfunksie, insluitend werkende geheue, komplekse probleemoplossing, abstrakte denke en volgehoue logiese denke, verbeter aansienlik tydens adolessensie (104, 105, 125). Alhoewel die vermoë om psigomotoriese reaksies te inhibeer verbeter deur die kinderjare, bereik die hoogtepunt teen laat adolessensie (126), meer direkte maatstawwe van adolessente impulsiwiteit (bv. besluitneming) bly grootliks onontgin.
Veranderinge in breinanatomie en -funksie stem tydelik ooreen met veranderinge in kognitiewe funksie. Dwarsdeur adolessensie word veranderinge in EEG-maatstawwe van kortikale aktiwiteit en reaksies op sensoriese stimuli waargeneem (104, 127). Vanaf ouderdom 6 tot 12 bly die verhouding van laterale ventrikel tot breinvolume konstant; dit neem dan geleidelik toe vanaf ouderdom 12 tot 18 (128). Vanaf ouderdom 4 tot 17 is daar 'n progressiewe toename in witstofdigtheid in die frontale korteks, waarskynlik as gevolg van verhoogde miëlinering van neurone en aksonale deursnee en wat bydra tot verhoogde doeltreffendheid van aksiepotensiaal voortplanting (129). Veranderinge in breinmetabolisme wat veranderde neuroplastisiteit en inligtingsverwerking weerspieël, word ook waargeneem. Wêreldwyd verhoog die brein energieverbruik, wat ooreenstem met volwasse vlakke teen ouderdom 2, vermeerder tot twee keer groter as volwasse vlakke teen ouderdom 9, en daal tot volwasse vlakke teen die einde van adolessensie (130, 131). In vergelyking met subkortikale streke, ondergaan kortikale areas soortgelyke maar meer uitgesproke temporale skommelinge van metaboliese tempo en vertoon hierdie veranderinge later, met frontale kortikale streke wat laaste oorgaan (131).
Bruto ontwikkelingsveranderinge in die prefrontale korteks word gepaard gegaan met neuroplastiese veranderinge, soos getoon deur digthede van dendritiese prosesse, sinapse en miëlinering, tempo van neuronale membraansintese en opkoms van volwasse kognitiewe style (129, 132-134). Afname in metaboliese aktiwiteit in frontale en ander kortikale streke kan sinaptiese snoei weerspieël, waardeur vermindering gemaak word in energieverbruikende neuronale verbindings wat nie doeltreffend inligting oordra wat verband hou met die opbou van ervaring nie. In die menslike prefrontale korteks neem sinaptiese digtheid in hoof aksonale ontvangsones toe tot 17×108 per mm3 tussen die ouderdom van 1 en 5 en daal tot volwasse vlakke van 11×108 per mm3 teen laat adolessensie (135). Sinaptiese snoei in peri-adolessente ape vind plaas in komponente van kortikale mikroargitektuur wat aandui van spesifieke effekte op inligtingverwerking (134). Verminderings in prefrontale korteks sinapse is groter vir dié van aksone wat afkomstig is van plaaslike kortikale streke eerder as van verre assosiasie kortekse en word voorgestel om 'n relatiewe toename in die afhanklikheid van plaaslike prefrontale kortekskringe op hoogs verwerkte multimodale inligting te weerspieël (125). Hierdie kenmerk kan bo-na-onder verwerking toelaat, waardeur 'n groter, meer gesofistikeerde repertoire van vorige ervaring wat in verafgeleë strukture gestoor is, groter berekeningsinvloed het (134). Peri-adolessente sinaptiese snoei verminder beide opwindende en inhiberende insette (136). Hierdie gebalanseerde verlagings kan die stabiliteit van vuurpatrone van kortikale neurone verhoog (137) en verbeter die kapasiteit vir ensembles van prefrontale korteksneurone om op 'n volgehoue, gesamentlike wyse te vuur (134, 138), wat korttermynberging van 'n toenemende hoeveelheid inligting vergemaklik. In ooreenstemming met hierdie idee, stem verbeterde werkgeheue-prestasie by adolessente ape positief ooreen met die persentasie prefrontale korteksneurone wat volgehoue aktiwiteit toon gedurende die taak se vertragingsperiode (139).
Neurale netwerksimulasies dui daarop dat die toename in kortikale interkonnektiwiteit in die kinderjare gevolg deur 'n afname tot volwasse vlakke oor adolessensie optimalisering van leerpotensiaal weerspieël, wat ooreenstem met afname in tempo's van neuroplastiese verandering (125, 140). Hierdie prosesse bepaal 'n kompromis tussen die vermoë om nuwe inligting te leer teenoor dié om voorheen geleerde inligting te gebruik en daarop uit te brei (140). Aangesien ophopende inligting in verbindings binne neurale netwerke gestoor word, behoort leertempo's, of die vermoëns vir neuroplastisiteit soos verteenwoordig deur die aantal sinaptiese verbindings, af te neem, wat lei tot 'n stelsel wat werk om verlies van voorheen aangeleerde inligting te voorkom (140). Sinaptiese snoei en ander ontwikkelingsprosesse in die prefrontale korteks, gepaardgaande met groter motiveringsdrif na nuwe volwasse ervarings, kan in kombinasie werk om adolessente verkryging van 'n toenemend gesofistikeerde kognitiewe en perseptuele begrip van die omgewing te fasiliteer. Volwassewording van die prefrontale korteks word dus gefasiliteer deur motiverende dryfvere om deel te neem aan nuwe volwasse-agtige ervarings, wat uiteindelik lei tot ervaringsgebaseerde motivering wat die inwerkingstelling van meer "toepaslike" besluitneming lei.
Gevolgtrekkings
Adolessente neuro-ontwikkeling behels veranderinge in breinorganisasie en -funksie wat gekenmerk word deur relatief groter invloed van promosiemotiveringssubstrate in die omgewing van onvolwasse inhiberende substrate. Groter motiveringsdrange vir nuwe ervarings, tesame met 'n onvolwasse inhiberende beheerstelsel, kan geneig wees tot die uitvoering van impulsiewe aksies en riskante gedrag, insluitend eksperimentering met en misbruik van verslawende middels. Net so behels psigiatriese siektes wat gewoonlik gepaard gaan met dwelmgebruiksversteurings dikwels impulswanbeheer wat vermoedelik chronies gebrekkige inhiberende en/of hiperaktiewe promosiemeganismes van motiverende neurokringloop weerspieël. In normale adolessensie ondergaan motiverende neurokringloop 'n oorgangsfase wat soos hierdie toestande lyk. Direkte farmakologiese-motiverende effekte van verslawende middels op dopamienstelsels kan tydens hierdie ontwikkelingstydperke versnel word, wat die vordering of permanensie van neurale veranderinge onderliggend aan verslawing verbeter.
'n Belangrike implikasie van hierdie model is dat stofgebruikafwykings neuro-ontwikkelingsafwykings uitmaak. As sodanig kan navorsing en behandeling wat op adolessente en jong volwassenes gerig is, alle ouderdomsgroepe met dwelmgebruikversteurings bevoordeel. Verdere karakterisering van spesifieke komponente van motiverende neurokringloop wat adolessente neuro-ontwikkeling ondergaan (insluitend subkortikale dopamien en prefrontale korteks en ander geassosieerde substrate) kan diskrete meganismes onthul wat betrokke is by geslag of geestesongesteldheid-verwante verskille in kwesbaarheid vir substansgebruiksversteurings. Die impak van praktyke in kinder- en adolessente psigofarmakologie op die ontwikkeling van motiverende neurokringe en risiko vir substansgebruiksversteurings is feitlik onontgin. Beperkte data bestaan, met die meeste inligting afkomstig van verslae oor die gebruik van psigostimulante vir aandaggebrekshiperaktiwiteitsversteuring. Bevindinge dui op beskermende effekte teen stofgebruikafwykings in spesifieke diagnostiese groepe of subgroepe en moontlik geen of nadelige effekte in ander nie (141-144).
Bykomende ondersoek is nodig om die voorgestelde meganismes en implikasies van hierdie model te toets. Bewyse vir 'n assosiasie tussen impulsiwiteit en risiko vir dwelmgebruiksversteurings oor kliniese kontekste heen, insluitend adolessensie en/of psigiatriese versteurings, is sterk, maar meestal korrelatief. Gekoördineerde navorsing met 'n verskeidenheid benaderings is nodig om die voorgestelde oorsaaklike verbande direk te ondersoek. Dieremodelle van impulsiwiteit en verslawende gedrag in dwelm self-administrasie moet getoets word binne vakke met beide deursnee en longitudinale benaderings. Genetiese, molekulêre, neurochemiese en neurofisiologiese metodes moet op hierdie modelle toegepas word om algemene en unieke aspekte van motiveringskringe te identifiseer wat predisponeer vir beide impulsiwiteit en verslawing. Neurorekenaarsimulasies van primêre motiveringskringe, wat veelvuldige reëls biologiese data insluit, kan nodig wees om verskynsels te ondersoek op 'n neurale sisteemvlak wat nie maklik bestudeer word in unimodale biologiese ondersoeke nie.
Gegewe die voorgestelde bestaan van breinmeganismes wat gewoonlik impulsiwiteit en risiko vir substansgebruiksversteurings in geestesiektes veroorsaak wat ook gereeld in jong volwassenheid voorkom, moet nog bepaal word in watter mate adolessente kwesbaarheid vir substansgebruikversteurings 1) die vroeë manifestasie van volwassene weerspieël psigiatriese sindrome wat groter risiko vir dwelmgebruiksversteurings inhou en/of 2) verteenwoordig 'n groter risiko oor alle adolessente subgroepe. Moontlik kom albei opsies voor, wat groter kwesbaarheid vir dwelmgebruikversteurings by alle adolessente veroorsaak, maar in 'n groter mate in psigiatriese kompromitterende jeugdiges. So 'n interpretasie sal ooreenstem met die bestaan van individueel unieke genetiese en omgewingsrisiko en beskermende faktore wat saamwerk met tydelike ontwikkelingsveranderinge in breinfunksie om 'n spesifieke vlak van verslawingkwesbaarheid te genereer. By die beoordeling van die relatiewe bydraes van hierdie moontlikhede, sal dieremodellering van substansgebruiksversteurings by proefpersone tydens verskillende ontwikkelingstadia, met alternatiewe skedules van peri-adolessente dwelmblootstelling, belangrik wees, insluitend die gebruik van binne-subjekte diermodelle van geestesongesteldheid en substansie gebruik versteurings. Longitudinale kliniese studies, veral dié wat objektiewe maatstawwe van impulsiwiteit en besluitneming gebruik en genetiese en funksionele neurobeeldingstegnologieë gebruik, sal van beduidende waarde wees om verslawingskwesbaarheid oor ouderdomsgroepe heen in gesonde en psigiatriese adolessente te verstaan (31). Die identifisering van adolessente subgroepe met verhoogde kwesbaarheid vir substansgebruiksversteurings, ontwikkeling van bewysgebaseerde voorkomende strategieë, en verfyning van farmakoterapeutiese en psigososiale behandelings is belangrike areas om na te streef om die groot impak van substansgebruiksversteurings op die samelewing te verminder.
Erkennings
Ondersteun deur 'n Veterane Administrasie Spesiale Neurowetenskap Navorsingsgenootskap Toekenning en toekennings van die Nasionale Alliansie vir Navorsing oor Skisofrenie en Depressie (Young Investigator Award), die Nasionale Instituut vir Dwelmmisbruik (DA-11717, DA-00167), die Amerikaanse Psigiatriese Vereniging (DA) -00366), en die Nasionale Sentrum vir Verantwoordelike Speletjies.
Die skrywers bedank George Heninger vir kommentaar op die manuskrip.