Bron
Sackler Instituut vir Ontwikkelingspsigologie, Weill Cornell Mediese Kollege, New York, NY 10065, VSA. [e-pos beskerm]
Abstract
DOEL:
Adolessensie is 'n ontwikkelingsperiode wat aansienlike veranderinge in risiko-gedrag en eksperimentering met alkohol en dwelmmiddels behels. 'N Begrip van hoe die brein gedurende hierdie periode verander, relatief tot kinderjare en volwassenheid, en hoe hierdie veranderinge van individue verskil, is die sleutel om die risiko vir latere dwelmmisbruik en -afhanklikheid te voorspel.
Metode:
Hierdie oorsig bespreek onlangse menslike beelding en dierewerk in die konteks van 'n opkomende siening van adolessensie, wat gekenmerk word deur 'n spanning tussen vroeg-opkomende "van onder na bo" -stelsels wat oordrewe reaktiwiteit tot motiveringsprikkels uitdruk en later 'n 'bo-na-onder' kognitiewe beheerstreke verouder. . Gedrags-, kliniese en neurobiologiese bewyse word gerapporteer vir die dissosiasie van hierdie twee stelsels ontwikkelend. Die literatuur oor die effekte van alkohol en die lonende eienskappe daarvan in die brein word in die konteks van hierdie twee stelsels bespreek.
RESULTATE:
Gesamentlik toon hierdie studies 'n kromlynige ontwikkeling van motiverende gedrag en die onderliggende subkortikale breinstreke, met 'n piekbuiging van 13 tot 17 jaar. In teenstelling hiermee toon prefrontale streke, wat belangrik is vir die regulering van gedrag van bo-af, 'n lineêre ontwikkelingspatroon tot by jong volwassenheid wat ooreenstem met wat gesien word in gedragsstudies van impulsiwiteit.
GEVOLGTREKKINGS:
Die spanning of wanbalans tussen hierdie ontwikkelende stelsels tydens adolessensie kan daartoe lei dat kognitiewe beheerprosesse meer kwesbaar is vir aansporing-gebaseerde modulasie en 'n verhoogde vatbaarheid vir die motiverende eienskappe van alkohol en dwelmmiddels. As sodanig, kan gedragsuitdagings wat kognitiewe beheer benodig in die lig van aptytlike leidrade, dien as nuttige biogedragsmarkers om te voorspel watter tieners 'n groter risiko vir alkohol- en middelafhanklikheid kan hê.
Kopiereg © 2010 American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. Gepubliseer deur Elsevier Inc. Alle regte voorbehou.
Inleiding
Adolessensie is 'n oorgangsperiode van ontwikkeling waar baie veranderinge gelyktydig ondervind word, insluitend liggaamlike rypwording, strewe na onafhanklikheid, verhoogde oplettendheid van sosiale en portuurgroep en breinontwikkeling. 1-3. Hierdie ontwikkelingsperiode is ook 'n tyd wat gekenmerk word deur 'n buiging in riskante gedrag, insluitend eksperimentering met dwelms en alkohol, kriminele aktiwiteite en onbeskermde seks. Om die neurale basis van hierdie riskante gedrag te begryp, is die sleutel om te identifiseer watter tieners die risiko vir swak uitkomste is, soos dwelmafhanklikheid en -misbruik.
'N Aantal hipoteses is gestel oor waarom adolessente aan impulsiewe en riskante gedrag mag deelneem. Tradisionele verhale van adolessensie dui daarop dat dit 'n periode van ontwikkeling is wat verband hou met geleidelik groter doeltreffendheid van kognitiewe beheerkapasiteit. Hierdie doeltreffendheid in kognitiewe beheer word beskryf as afhanklik van volwassenheid van die prefrontale korteks soos blyk uit beeldvorming 4-7 en nadoodse studies8-10 toon 'n voortgesette strukturele en funksionele ontwikkeling van hierdie streek tot in jong volwassenheid.
Verbeterde kognitiewe beheer met die ontwikkeling van die prefrontale korteks stem ooreen met 'n lineêre toename in hierdie vermoë vanaf kinderjare tot volwassenheid. Tog verteenwoordig suboptimale keuses en handelinge wat tydens adolessensie waargeneem is, 'n buiging in die ontwikkeling 11 dit is uniek vanaf kinderjare of volwassenheid, soos blyk uit die Nasionale Sentrum vir Gesondheidstatistieke oor adolessente se gedrag en sterftes 12. As kognitiewe beheer en 'n onvolwasse prefrontale korteks alleen die basis vir suboptimale keusegedrag was, dan moet kinders opmerklik dieselfde lyk of vermoedelik erger as adolessente, gegewe hul minder ontwikkelde prefrontale korteks en kognitiewe vermoëns 2. Hierdie oorsig behandel die primêre vraag hoe die brein gedurende adolessensie verander, wat aanleiding kan gee tot riskante en impulsiewe gedrag. Daarbenewens bied ons voorbeelde van hoe alkohol- en dwelmgebruik gedurende hierdie periode van ontwikkeling hierdie veranderinge verder kan vererger en kan lei tot daaropvolgende misbruik en afhanklikheid.
Om kognitiewe en neurobiologiese veranderinge tydens adolessensie akkuraat vas te lê, moet hierdie periode behandel word as 'n oorgangsperiode eerder as 'n enkele momentopname 3. Met ander woorde, om hierdie ontwikkelingsperiode te begryp, is oorgange na en van adolessensie nodig om verskillende eienskappe van hierdie periode te onderskei ten opsigte van ander tydpunte in die ontwikkeling. Daarom is empiriese gegewens wat ontwikkelende trajekte vanaf kinderjare tot volwassenheid vir kognitiewe en neurale prosesse vestig, noodsaaklik om hierdie oorgange te karakteriseer, en nog belangriker vir die beperking van interpretasies rakende veranderinge in brein of gedrag in die jeug.
Tweedens, akkurate uitbeeldings van adolessensie vereis 'n verfyning in die fenotipiese karakterisering van hierdie periode. Byvoorbeeld, op gedragsvlak word adolessente dikwels gekenmerk as impulsiewe en groter risikokenners, met hierdie konstrukte wat amper sinoniem gebruik word. Tog is hierdie konstrukte onderskeidend en is dit belangrik om die onderskeid te waardeer vir die beskrywing van hul ontwikkelingsbane en neurale onderbou. Ons bied gedrags-, kliniese en neurobiologiese bewyse wat daarop dui dat risikotaking nouer gekoppel word aan sensitiwiteit vir omgewingsinsentiewe (sensasie-soek), terwyl impulsiwiteit geassosieer word met swak kognitiewe beheer van bo na onder.
Om die empiriese bevindings teoreties te beredeneer, bied ons 'n aanneemlike neurobiologiese model vir adolessensie en stel ons voor hoe ontwikkeling gedurende hierdie tyd kan lei tot 'n verbetering van die kwesbaarhede vir drank- en dwelmmisbruik. Die bedoeling van hierdie oorsig is nie om adolessensie te psigopatologiseer nie, maar eerder om te verklaar waarom sommige tieners, maar nie ander kwesbaar is vir dwelmmisbruik nie. As sodanig probeer ons potensiële biologiese en gedragsmarkers identifiseer vir vroeë identifikasie en vir uitkomsbeoordelings van intervensies.
Neurobiologiese Model van Adolessensie
'N Neurobiologiese model van adolessente ontwikkeling 2 wat voortbou op knaagdiermodelle 13, 14 en onlangse beeldingstudies van adolessensie 6, 7, 15-20 word uitgebeeld Figuur 1. Hierdie model illustreer hoe subkortikale en prefrontale bo-na-onder-beheergebiede saam as 'n stroombaan beskou moet word. Die tekenprent toon verskillende ontwikkelingsbane vir die seine van hierdie streke, met limbiese projeksies wat vroeër ontwikkel is as prefrontale beheergebiede. Volgens die model word die adolessent bevooroordeeld deur funksioneel volwasse subkortikale relatief tot minder volwasse kortikale stroombane tydens adolessensie (dit wil sê wanbalans in die vertroue van stelsels), in vergelyking met kinders, vir wie hierdie frontolimbiese stroombaan nog ontwikkel; en in vergelyking met volwassenes, vir wie hierdie stelsels ten volle volwasse is. Met ontwikkeling en ervaring word die funksionele konnektiwiteit tussen hierdie streke versterk en bied dit 'n meganisme vir die top-down-modulasie van die subkortikale stelsels 7. Dit is dus die voorgeboortelike stroombane, tesame met die funksionele versterking van die verbindings binne hierdie stroombane, wat 'n meganisme kan bied om veranderinge in impulsiwiteit en risiko-neem wat tydens ontwikkeling waargeneem word, te verklaar.
Hierdie model stem ooreen met vorige 21-24 deurdat dit 'n basis bied vir nie-lineêre infleksies waargeneem in gedrag vanaf kinderjare tot volwassenheid, as gevolg van vroeëre rypwording van subkortikale projeksies relatief tot minder volwasse, bo-na-onder-prefrontale. Spesifiek die triadiese model 21 stel voor dat gemotiveerde gedrag drie verskillende neurale stroombane het (benadering, vermyding en regulering). Die benaderingsisteem word grootliks beheer deur die ventrale striatum, vermydingstelsel deur die amygdala en laastens, die reguleringstelsel deur die prefrontale korteks. 25. Die huidige model verskil grotendeels van ander deurdat dit gebaseer is op empiriese bewyse vir breinveranderings, nie net in die oorgang van adolessensie na volwassenheid nie, maar eerder in die oorgang in adolessensie vanaf kinderjare en later uit adolessensie tot volwassenheid. Die model suggereer ook nie dat die striatum en amygdala spesifiek is ten opsigte van benadering en vermyde gedrag nie, gegewe onlangse studies wat toon dat die strukture van valensie onafhanklik is. 26maar dit is eerder stelsels wat belangrik is om motiverings- en emosioneel relevante leidrade in die omgewing op te spoor wat gedrag kan voorspoedig. In hierdie oorsig beskryf ons die nuutste getuienis uit gedrags- en menslike beeldingstudies van adolessensie in die konteks van ons model wat die oorgang van kinderjare na volwassenheid illustreer.
Fenotipiese karakterisering van adolessensie
Die vermoë om versoeking te weerstaan ten gunste van langtermyndoelstellings is 'n vorm van kognitiewe beheer. Daar word voorgestel dat die terugval van hierdie vermoë die kern vorm van adolessente riskante gedrag 27. Kognitiewe beheer, wat weerstand teen versoeking of vertraagde onmiddellike bevrediging insluit, is in die konteks van sosiale, ontwikkelings- en kognitiewe sielkunde bestudeer. Ontwikkelend is hierdie vermoë gemeet deur te bepaal hoe lank 'n kleuter 'n onmiddellike beloning (bv. 'N koekie) kan weerhou ten gunste van 'n groter beloning later (bv. Twee koekies) 28. Alhoewel individue in hierdie vermoë verskil, selfs as volwassenes, dui ontwikkelingsstudies op ontwikkelingsvensters wanneer 'n individu veral vatbaar vir versoekings kan wees. Hierdie vermoë word beskryf as 'n vorm van impulsbeheer 29 en dit is veelsydig 30, 31, maar kan operasioneel gedefinieer word as die vermoë om doelgerigte gedrag te bewerkstellig te midde van opvallende, mededingende insette en aksies 32.
Histories het ontwikkelingsstudies 'n konstante verbetering in die kognitiewe beheerkapasiteit van baba tot volwassenheid getoon 33. Hierdie waarneming word ondersteun deur 'n magdom gedragsgetuienis uit eksperimentele paradigmas in gekontroleerde laboratoriumomgewings, insluitend paradigmas soos die Go-NoGo-taak, Simon-taak, en taakomskakelingsparadigmas wat deelnemers vereis om 'n prepotente reaksie te ignoreer om 'n korrekte een te bewerkstellig 32, 34. As dit egter voordelig is om 'n reaksie op aansporingsverwante leidrade te onderdruk, ly kognitiewe beheer 20. Hierdie verminderde beheer is veral sigbaar gedurende die adolessensieperiode, toe die suboptimale keuses in seksuele en dwelmverwante gedrag bereik word 3, 11, 12, 14. Hierdie waarnemings impliseer dat ontwikkelings trajekte in kognitiewe beheer kompleks is en gemoduleer kan word deur emosionele gelaaide of versterkende kontekste (bv. Sosiale en seksuele interaksies), waarin kognitiewe beheermaatreëls interaksie het met motiverende dryf of prosesse.
Motivering kan kognitiewe beheer op ten minste twee maniere moduleer. Eerstens, as hulle beloon word vir prestasies op 'n gegewe taak, kan dit mense harder laat werk en uiteindelik beter presteer as wanneer hulle nie beloon word nie 17. Tweedens kan die vermoë om beheer uit te oefen, uitgedaag word wanneer dit nodig is om gedagtes en aksies na aptytwekkende leidrade te onderdruk 20. Onlangse studies oor adolessente ontwikkeling het begin om kognitiewe beheerkapasiteit in relatiewe neutrale en motiverende kontekste te vergelyk. Hierdie studies dui op 'n verandering in sensitiwiteit vir leidrade vir die omgewing, veral op beloningsgebaseerde faktore op verskillende ontwikkelingspunte, en dui op 'n unieke invloed van motivering op kognisie gedurende die tienerjare.
In die volgende gedeelte beklemtoon ons enkele van die mees onlangse studies oor hoe adolessente gedrag verskillend bevooroordeeld is in emosioneel gelaaide kontekste relatief tot volwassenes.
Byvoorbeeld Ernst en kollegas 35, 36 ondersoek na prestasie op 'n antisaccade-taak met 'n belofte van finansiële beloning vir akkurate prestasie in sommige proewe, maar nie ander nie. Resultate het getoon dat die belofte van 'n beloning, die kognitiewe gedrag van adolessente makliker gemaak het as vir volwassenes, 'n bevinding wat herhaal is 17 en is onlangs uitgebrei tot sosiale belonings (bv. gelukkige gesigte 20).
Terwyl die vorige voorbeelde gevalle bied van verbeterde prestasie in tieners met aansporings, kan belonings ook die prestasie verlaag as hulle reaksies op belonings onderdruk wat tot groot wins lei. Byvoorbeeld, die gebruik van 'n dobbeltaak waarin beloningsterugvoer onmiddellik tydens besluitneming gegee is ('warm' proewe wat die opgewekte affektiewe opwekking van die werk verhoog het) of weerhou is tot na die besluit ('koue' doelbewuste besluitnemingsproewe), Figner en kollegas 37 het getoon dat adolessente buite verhouding meer riskante dobbel speel in vergelyking met volwassenes, maar slegs in die 'warm' toestand. Met behulp van 'n soortgelyke taak, die Iowa-dobbeltaak, Cauffman en kollegas 38 het getoon dat hierdie sensitiwiteit vir belonings en aansporings in die jeugdige hoogtepunt bereik, met 'n bestendige toename van laat kinderjare tot adolessensie in die neiging om te speel met meer voordelige kaarte en dan 'n daaropvolgende afname van laat adolessensie tot volwassenheid. Hierdie bevindings illustreer 'n kromlynige funksie, wat ongeveer tussen 13 en 17 piek, en dan afneem 27. Terwyl vorige bevindings met die Iowa-dobbeltaak 'n lineêre toename in prestasie met ouderdom getoon het 39, het hierdie studies nie voortdurend na ouderdom gekyk nie, en ook nie slegs proewe met voordelige kaarte ondersoek nie.
Onlangse studies het voorgestel dat sosiale kontekste, veral eweknieë, ook as motiverende leidrade kan dien en kognitiewe beheer tydens adolessensie kan verminder. Daar is aangetoon dat die mate waarin 'n adolessent se eweknieë stowwe gebruik, direk eweredig is aan die hoeveelheid alkohol of onwettige stowwe wat die adolessent self gaan gebruik. 40. Met behulp van 'n gesimuleerde bestuurstaak, Gardner en kollegas 41 het getoon dat adolessente riskante besluite neem in die teenwoordigheid van eweknieë as alleen, en dat hierdie riskante besluite lineêr met ouderdom afneem 23, 40.
Samelopend dui hierdie studies daarop dat motiverende leidrade van potensiële beloning veral gedurende adolessensie baie opvallend is en kan lei tot verbeterde prestasies as dit as 'n versterker of 'n beloonde uitkoms gelewer word, maar tot riskanter keuses of suboptimale keuses as 'n leidraad. In laasgenoemde geval kan die motiverende teken effektiewe doelgerigte gedrag verminder. Verder dui hierdie studies aan dat sensitiwiteit vir belonings en sensasiesoekende gedrag onderskei word van impulsiwiteit met baie verskillende ontwikkelingspatrone (kromlynige funksie teenoor onderskeidelik 'n lineêre funksie). Hierdie onderskeid kom verder na vore in 'n onlangse studie deur Steinberg et al. 42 met behulp van selfverslagmetings van sensasie-soek en impulsiwiteit. Hulle het getoets of die dikwels verwante konstrukte van sensasie-soek en impulsiwiteit op verskillende roosters ontwikkel by byna 1000 individue tussen die ouderdomme van 10 en 30. Die resultate het getoon dat die verskille in sensasiesoek na ouderdom 'n kromlynige patroon volg, en die pieke in sensasie-soeke neem toe tussen 10 en 15 jaar en daal of bly stabiel daarna. In teenstelling hiermee het ouderdomsverskille in impulsiwiteit 'n lineêre patroon gevolg, met 'n dalende impulsiwiteit met ouderdom op 'n lineêre manier (sien Figuur 2 paneel A). Hierdie bevindings, tesame met die laboratoriumgebaseerde bevindings, dui daarop dat die kwesbaarheid vir risiko-neem tydens adolessensie "kan wees as gevolg van die kombinasie van relatief hoër neigings om opgewondenheid te soek en 'n relatiewe onvolwasse kapasiteit vir selfbeheersing wat tipies is van hierdie periode van ontwikkeling". 42.
Neurobiologie van adolessensie
Soos aangedui in ons model van adolessensie, is die sleutelstreke wat betrokke is by kognitiewe en motiverende gedrag, die prefrontale korteks, wat bekend is dat dit belangrik is vir kognitiewe beheer 43 en die striatum wat krities is by die opsporing en leer van nuwe en lonende leidrade in die omgewing 44. Ons beklemtoon onlangse diere- en menslike beeldwerk oor neurobiologiese veranderinge wat hierdie motiverings- en kognitiewe stelsels regdeur die ontwikkeling ondersteun in die konteks van die vorige gedragsbevindinge oor die ontwikkeling van sensasie-soek en impulsiwiteit. Ons gebruik die voorheen beskrewe wanbalansmodel van lineêre ontwikkeling van bo-na-onder-prefrontale streke relatief tot 'n kromlynige funksie vir die ontwikkeling van onder-na-bo-streatalale streke wat betrokke is by die opsporing van belangrike leidrade in die omgewing om die bevindings te beredder. Die belangrikheid van die ondersoek van stroombane eerder as spesifieke streeksverandering, veral binne voorgeboortelike stroombane wat verskillende vorme van doelgerigte gedrag onderlê, is die sleutel. Hierdie perspektief skuif die veld weg van 'n ondersoek na hoe elke streek in isolasie verouder tot die interaksie binne die konteks van onderling verbonde stroombane.
Seminale diere- en menslike werk het getoon hoe striatale en prefrontale kortikale streke doelgerigte gedrag vorm 7, 27, 37, 38, 44. Gebruik enkel-eenheid opnames in ape, Pasupathy & Miller 45 het getoon dat, wanneer 'n reeks beloningsvoorwaardes buigsaam geleer word, baie vroeë aktiwiteit in die striatum die basis vorm vir beloning-gebaseerde assosiasies, terwyl dit later, met meer beraadslagende prefrontale meganismes, gebruik word om die gedragsuitsette te handhaaf wat die grootste wins kan optimaliseer, is gerepliseer in letselstudies 46-48. Die mens het ook 'n rol gespeel in die vroeë tydelike kodering van beloningsvoorwaardes voor die aanvang van aktivering in prefrontale streke. 49. Hierdie bevindinge dui daarop dat die interaksie tussen streke (tesame met hul komponentfunksies) verstaan word; binne voorgeboortelike stroombane is dit van kritieke belang vir die ontwikkeling van 'n model van kognitiewe en motiverende beheer gedurende die jeugdigheid.
Voorgeboortelike stroombane word gedurende adolessensie aansienlik uitgebrei 50-53 wat veral dramaties is in die dopamienstelsel. Pieke in die digtheid van dopamienreseptore, D1 en D2 in die striatum kom vroeg in adolessensie voor, gevolg deur 'n verlies van hierdie reseptore deur jong volwassenheid. 54-56. In teenstelling hiermee vertoon die prefrontale korteks nie pieke in die D1- en D2-reseptordigtheid tot laat tienerjare en jong volwassenheid nie 57, 58. Soortgelyke ontwikkelingsveranderings is aangetoon in ander beloningsverwante stelsels, insluitend kannabinoïedreseptore 59. Dit is onduidelik hoe veranderinge in die dopamienstelsels met gemotiveerde gedrag kan verband hou, aangesien kontroversie oor die vraag of die beloningsensitiwiteit deur dopamienstelsels gemoduleer word (bv. 60, 61) en of dit die gevolg is van minder aktiewe of hipersensitiewe dopamienstelsels (bv. 62, 63). Gegewe die dramatiese veranderinge in die dopamienryke kringloop gedurende adolessensie, hou dit waarskynlik verband met veranderinge in sensitiwiteit vir belonings wat onderskei is van kinderjare of volwassenheid. 50, 64. Buiten die noemenswaardige veranderinge in dopamienreseptore, is daar ook dramatiese hormonale veranderinge wat tydens adolessensie plaasvind wat lei tot seksuele volwassenheid, en 'n invloed op funksionele aktiwiteit in voor-geboorte-kringe 65'n Gedetailleerde bespreking is egter buite die bestek van hierdie artikel, sien 66, 67 vir gedetailleerde oorsigte oor die onderwerp.
Menslike beeldingstudies het begin om steun te verleen vir die versterking van die verbindings van dopamienryke voorste-geboortekringloop oor die hele ontwikkeling. Met behulp van diffusie-tensorbeelding en funksionele magnetiese resonansie (fMRI), Casey en kollegas 68, 69 en ander 70 het groter sterkte getoon in distale verbindings binne hierdie stroombane dwarsdeur ontwikkeling en het verbindingssterkte tussen prefrontale en streatalale streke gekoppel met die vermoë om kognitiewe beheer effektief by tipies en atipies ontwikkelende individue te bewerkstellig 68, 69. Hierdie studies illustreer die belangrikheid van sein binne kortikostriatale stroombane wat die vermoë ondersteun om effektief betrokke te raak by kognitiewe beheer.
Net so is daar toenemende bewyse uit menslike funksionele neuro-beeldingstudies oor hoe subkortikale stelsels soos die striatum en die prefrontale korteks in wisselwerking is om aanleiding te gee tot riskante gedrag wat by adolessente waargeneem word. 71. Die meerderheid beeldstudies het op die een of die ander streke gefokus, wat toon dat die prefrontale korteks, wat vermoedelik die ouderdomsverwante verbetering in kognitiewe beheer ondergaan 72-78 ondergaan vertraagde rypwording 4, 79, 80 terwyl streatalale streke sensitief is vir nuwighede en beloningsmanipulasies vroeër ontwikkel 74, 81. Verskeie groepe het getoon dat adolessente verhoogde aktivering van die ventrale striatum toon in afwagting en / of ontvangs van belonings in vergelyking met volwassenes 6, 15, 17, 18, maar ander meld 'n hipo-responsiwiteit 82.
Een van die eerste studies om beloningsverwante prosesse oor die volle spektrum van ontwikkeling vanaf kinderjare tot volwassenheid te ondersoek, is deur Galvan en kollegas voltooi 6 in 6 tot 29 jariges. Hulle het getoon dat ventrale striatale aktivering sensitief was vir verskillende groottes van geldelike beloning 49 en dat hierdie reaksie tydens adolessensie oordrewe was, relatief tot kinders en adolessente 6 (Sien Figuur 3), 'n aanduiding van seinstygings 6 of meer volgehoue aktivering 83. In teenstelling met die patroon in die ventrale striatum, het orbitale prefrontale streke deur die eeue heen langdurige ontwikkeling getoon (Figuur 2b).
Maar hoe hou hierdie verbetering van sein in die ventrale striatum verband met gedrag? In 'n opvolgstudie, Galvan en kollegas 16 die verband tussen aktiwiteit in die ventrale striatum tot groot geldelike beloning met maatstawwe van persoonlikheidseienskappe van risiko-neem en impulsiwiteit ondersoek. Anonieme selfverslaggraderingskale van riskante gedrag, persepsie van risiko's en impulsiwiteit is in haar steekproef van 7 tot 29 jariges verkry. Galvan et al. toon 'n positiewe assosiasie tussen ventrale striatale aktiwiteit tot groot beloning en die waarskynlikheid om aan riskante gedrag deel te neem (sien Figuur 3) Hierdie bevindinge stem ooreen met die beeldingstudies van volwassenes wat ventrale striatale aktiwiteit toon met riskante keuses 84, 85.
Van Leijenhorst en kollegas, om 'n verband tussen adolessente se riskante gedrag en sensitiwiteit vir beloning te ondersteun, geïndekseer deur 'n oordrewe ventrale striatale reaksie. 18 het hierdie vereniging met behulp van 'n dobbeltaak getoets. Die taak omvat gokrisiko-gokkies met 'n groot waarskynlikheid om 'n klein geldelike beloning te verkry, en hoërisiko-gokspel met 'n kleiner waarskynlikheid om 'n groter geldelike beloning te verkry. Die fMRI-resultate het bevestig dat hoërisiko-keuses geassosieer word met ventrale striatale werwing, terwyl laerisiko-keuses geassosieer word met aktivering in ventrale mediale prefrontale korteks. Hierdie bevindinge stem ooreen met die hipotese dat riskante gedrag tydens adolessensie geassosieer word met 'n wanbalans wat veroorsaak word deur verskillende ontwikkelingsgebiede van subkortikale beloning en prefrontale regulerende breinstreke wat ooreenstem met ons neurobiologiese model van adolessensie.
In die Galvan-studie blyk daar 'n verband te wees tussen risiko-neemende gedrag en ventrale striatale aktivering 16 geen korrelasie is gerapporteer tussen ventrale striatale aktiwiteit met impulsiwiteit nie. Inteendeel, impulsiwiteitsklassifikasies is gekorreleer met ouderdom, in ooreenstemming met talle beeldingstudies wat lineêre ontwikkeling met ouderdom in prefrontale kortikale werwing tydens impulsbeheertake toon. 7, 75, 77 (en sien resensies deur 34, 86). Daarbenewens het onlangse studies getoon dat impulsiwiteit-graderings omgekeerd korreleer met die volume van die ventrale mediale prefrontale korteks in 'n steekproef van gesonde seuns (7 – 17yrs) 87. Laastens toon studies van kliniese populasies wat gekenmerk word deur impulsiwiteitsprobleme soos ADHD, verswakte impulsbeheer en verminderde aktiwiteit in prefrontale streke in vergelyking met kontroles, 88, 89 maar toon nie verhoogde reaksies op aansporings nie 90.
Hierdie bevindings bied neurobiologiese empiriese ondersteuning vir 'n dissosiasie van die konstrukte wat verband hou met die neem van risiko's en beloon sensitiwiteit van die van impulsiwiteit; eersgenoemde toon 'n kromlynige patroon en laasgenoemde 'n lineêre patroon (sien Figuur 2 B). Dus kan adolessente keuses en gedrag nie verklaar word deur impulsiwiteit of uitgerekte ontwikkeling van die prefrontale korteks nie. Inteendeel, motiverende subkortikale streke moet oorweeg word om aan te toon waarom adolessente se gedrag nie net van volwassenes verskil nie, maar ook van kinders. Dit wil voorkom asof die ventrale striatum 'n rol speel in opwindingsvlakke 82, 91 en positiewe invloed 15 wanneer u belonings ontvang, sowel as die geneigdheid tot sensasie-soek en risiko-neem 16, 91. Belangriker nog, hierdie bevindings dui daarop dat sommige individue tydens adolessensie meer geneig is om aan riskante gedrag deel te neem as gevolg van ontwikkelingsveranderinge in samewerking met veranderlikheid in 'n gegewe individu se ingesteldheid om aan riskante gedrag deel te neem, eerder as om eenvoudige veranderinge in impulsiwiteit te bewerkstellig.
'N Wetenskaplike gebied wat minder aandag geniet het, is om te bepaal hoe kognitiewe beheermaatreëls en motiveringsisteme met mekaar saamwerk gedurende die ontwikkeling. Soos vroeër genoem, Ernst en kollegas 35, 36 het getoon dat die belofte van 'n geldelike beloning adolessente se kognitiewe beheergedrag meer as vir volwassenes moontlik gemaak het. Geier et al. 17 het onlangs die neurale substrate van hierdie kognitiewe opregulering geïdentifiseer met behulp van 'n variant van 'n antisaccade-taak tydens funksionele breinbeelding. By adolessente en volwassenes het proewe waarvoor geld op die spel was, die prestasie vinniger en akkuraatheid vergemaklik, maar hierdie effek was groter by adolessente. Na aanleiding van die aanduiding dat die volgende verhoor beloon sou word, het adolessente oordrewe aktivering in die ventrale striatum getoon terwyl hulle voorberei het op die antisaccade en daarna die teregstelling daarvan gedoen het. 'N Oordrewe reaksie is waargeneem by adolessente binne prefrontale streke langs die voorste sulkus, wat ook belangrik is om oogbewegings te beheer, wat ook dui op 'n beloningverwante opregulering in kontrolegebiede.
Belonings, soos hierbo voorgestel, kan doelgerigte gedrag verbeter en verminder. Die waarneming dat adolessente meer risiko's neem as daar aansteeklike leidrade teenwoordig is, afwesig is tydens dobbeltaak, maak hierdie punt (bv. 37). In 'n onlangse beeldingstudie 20, Somerville et al. die neurale substraat van afregulering van beheergebiede met aptytlike leidrade geïdentifiseer. Somerville et al. getoetsde kinder-, adolessente- en volwasse deelnemers terwyl hulle 'n go nogo-taak uitgevoer het met aptytlike sosiale leidrade (gelukkige gesigte) en neutrale leidrade. Die taakprestasie na neutrale leidrade toon 'n konstante verbetering met die ouderdom van hierdie impulsbeheer. In proewe waarvoor die individu die aptytwyse moes nader, kon adolessente egter nie die verwagte ouderdomsafhanklike verbetering toon nie. Hierdie prestasievermindering tydens adolessensie is parallel gebring deur 'n beter aktiwiteit in die striatum. Omgekeerd, aktivering in die minderwaardige frontale gyrus was geassosieer met algehele akkuraatheid en het 'n lineêre patroon van verandering met ouderdom getoon vir die nogo versus go proewe. Saamgevat impliseer hierdie bevindings oordrewe ventrale striatale voorstelling van aptytlike leidrade by adolessente in die afwesigheid van 'n volwasse kognitiewe kontrole-respons.
Hierdie data dui gesamentlik aan dat alhoewel adolessente as 'n groep as risikokenners beskou word 41, sommige adolessente is meer geneig as ander om aan riskante gedrag deel te neem en sodoende 'n groter risiko vir negatiewe uitkomste te plaas. Hierdie bevindings onderstreep die belangrikheid van die oorweging van individuele veranderlikheid by die ondersoek van ingewikkelde brein-gedragsverhoudings wat verband hou met risikotaking en impulsiwiteit in ontwikkelingspopulasies. Verder kan hierdie individuele en ontwikkelingsverskille help om die kwesbaarheid by sommige individue te verklaar vir die neem van risiko's wat verband hou met dwelmgebruik, en uiteindelik verslawing 64.
Gebruik en misbruik van middels by adolessente
Adolessensie is 'n periode van toenemende eksperimentering met dwelms en alkohol 92, terwyl alkohol die meeste misbruik is van onwettige stowwe deur tieners 11, 93, 94. Vroeë gebruik van hierdie stowwe, soos alkohol, is 'n betroubare voorspeller van latere afhanklikheid en misbruik 95. Gegewe die toename in alkoholafhanklikheid tussen adolessensie en volwassenheid wat in geen ander ontwikkelingsfase gelyk is nie 96, konsentreer ons hoofsaaklik op 'n geselekteerde oorsig van die gebruik en misbruik daarvan by adolessente en motiverende eienskappe.
Alkohol en ander misbruik van middels, insluitend kokaïne en cannabinoïden, het bewys dat dit versterkende eienskappe het. Hierdie stowwe beïnvloed die oordrag van mesolimbiese dopamien met akute aktiverings van neurone in die frontolimbiese kringbaan wat ryk is aan dopamien, insluitend die ventrale striatum 97-99. Soos voorgestel deur Hardin en Ernst (2009) 92, kan die gebruik van hierdie stowwe 'n reeds verhoogde ventrale striatum-respons vererger, wat die versterkingseienskappe van die geneesmiddel verhoog of versterk. Robinson en Berridge 61, 63, 100 het voorgestel dat die misbruik van dwelmmiddels die stelsels wat met dwelmaansporings soos die ventrale striatum geassosieer word, kan “kap”, en sodoende die prefrontale beheergebiede reguleer.
Die grootste deel van die empiriese werk oor die gebruik van alkohol deur adolessente word by diere gedoen, gegewe etiese beperkings in die uitvoering van sulke studies by menslike adolessente. Dieremodelle van etanol lewer ook die meeste bewyse vir die differensiële effekte van alkohol by adolessente in verhouding tot volwassenes en stem ooreen met die menslike bevindings van adolessente wat relatiewe onsensitiwiteit vir etanoleffekte het. Spear en kollegas het getoon dat adolessente rotte relatief tot volwassenes minder sensitief is vir die sosiale, motoriese, kalmerende, akute onttrekking en “katergevolge” van etanol 101-103. Hierdie bevindings is beduidend deurdat baie van hierdie effekte dien as leidrade om inname by volwassenes te beperk 11. Op dieselfde tyd as adolessente ongevoelig is vir leidrade wat hul alkoholinname kan beperk, kan positiewe invloede van alkohol soos sosiale fasilitering alkoholgebruik verder aanmoedig. 104. Die meeste riskante gedrag by mense, insluitend alkoholmisbruik, kom in sosiale situasies voor 23, en adolessente kan moontlik daartoe bydra om alkohol en dwelms te gebruik wanneer hierdie gedrag deur hul portuurgroep gewaardeer word.
Hoe word die brein verander met die gebruik en misbruik van alkohol in adolessensie relatief tot volwassenes? Terwyl adolessente minder sensitief is vir sommige van die gedragseffekte van alkohol, blyk dit dat hulle meer sensitief is vir sommige van die neurotoksiese effekte 94. Fisiologiese studies (bv. 105) toon 'n groter inhibisie van etanol geïnduseer deur NMDA-gemedieerde sinaptiese potensiaal en langtermynpotensiasie in hippokampale skyfies by adolessente as by volwassenes. Herhaalde blootstelling aan bedwelmende dosisse etanol lewer ook groter hippokampale afhanklike geheue tekorte 106, 107 en langdurige blootstelling aan etanol word geassosieer met 'n verhoogde dendritiese ruggraat 108. Hierdie laasgenoemde bevindings van dendritiese ruggraatveranderings dui op die wysiging van breinkringe wat verslawende gedrag kan stabiliseer 94.
Data van breinbeeldingstudies lewer parallelle bewyse by mense van neurotoksiese effekte van alkohol op die brein. In 'n aantal studies is die veranderde breinstruktuur en -funksie by alkohol-afhanklike of verminderde adolessente en jong volwassenes gerapporteer in vergelyking met gesonde individue. Hierdie studies toon kleiner voor- en hippokampale volumes, veranderde witstofmikrostruktuur en swakker geheue 109-113. Daarbenewens toon hierdie studies positiewe assosiasies tussen hippokampale volumes en ouderdom van eerste gebruik 109 wat daarop dui dat vroeë adolessensie 'n periode van verhoogde risiko vir alkohol se neurotoksiese effekte kan wees. Tydsduur, wat negatief gekorreleer was met die hippokampale volume, kan hierdie effek beïnvloed.
Tans is daar slegs enkele studies wat funksionele breinaktiwiteit ondersoek het na dwelm- of alkoholverwante stimuli (dws foto's van alkohol) by adolessente 114, hoewel dit 'n gebied van toekomstige navorsing is (sien 115). Studies van populasies met 'n hoë risiko (bv. Familiêre vrag van alkoholafhanklikheid) dui daarop dat die voorkoms van die frontale werking voor die blootstelling aan dwelmgebruik sigbaar is (bv. 116, 117) en kan later dwelmgebruik voorspel 118, 119. In 'n vroeë gedragsstudie van die gevolge van alkohol by 8 tot 15-jarige seuns met 'n lae en hoë gesinsrisiko 120, die belangrikste bevinding was min as daar gedragsverandering of -probleem by toetse van bedwelming was - selfs na gegewe dosisse wat bedwelmend was by 'n volwasse bevolking. Hierdie neurotoksiese effekte tesame met 'n verhoogde sensitiwiteit vir die motiverende effekte van alkohol en bewyse van 'n swakker prefrontale kontrole is sigbaar voor blootstelling aan dwelmgebruik. 116 kan 'n langtermynkursus vir alkoholmisbruik en dwelmmisbruik opstel bo die jeug 118, 119.
Gevolgtrekkings
Tesame ondersteun die beskrewe studies 'n siening van adolessente breinontwikkeling, gekenmerk deur 'n spanning tussen vroeë opkomende "bottom-up" -stelsels wat oordrewe reaktiwiteit tot motiverende stimuli en later volwasse "top-down" kognitiewe beheergebiede uitdruk. Hierdie bottom-up-stelsel wat geassosieer word met sensasie-soekende en risikotakende gedrag, verloor geleidelik sy mededingende voordeel met die progressiewe opkoms van "top-down" -regulering (bv. 2, 7, 15, 23, 64, 121-123). Hierdie wanbalans tussen hierdie ontwikkelende stelsels tydens adolessensie kan lei tot 'n verhoogde kwesbaarheid vir gedrag wat risiko neem en 'n verhoogde vatbaarheid vir die motiverende eienskappe van misbruikstowwe.
Hierdie oorsig bied gedrags-, kliniese en neurobiologiese bewyse vir die ontwikkeling van hierdie subkortiko-kortikosisteme. Gedragsdata van laboratoriumtake en selfverslagbeoordelings wat aan kinders, adolessente en volwassenes toegedien word (bv. 18, 20, 37, 42) stel 'n kromlynige ontwikkeling van sensasie-soek met 'n piekbuiging ongeveer tussen 13 en 17 jaar voor, terwyl impulsiwiteit afneem op 'n lineêre manier vanaf kinderjare tot jong volwassenheid. Menslike beeldingstudies toon aktiwiteitspatrone in subkortikale breinstreke wat sensitief is vir beloning (ventrale striatum) wat die gedragsdata parallel is. Spesifiek, hulle toon 'n kromlynige patroon van ontwikkeling in hierdie streke, en die omvang van hul reaksie word geassosieer met gedrag wat risiko neem. In teenstelling hiermee toon prefrontale streke, wat belangrik is vir die regulering van gedrag van bo, 'n lineêre ontwikkelingspatroon wat ooreenstem met dié wat gesien word in gedragsstudies van impulsiwiteit. Daarbenewens toon kliniese afwykings met impulsbeheer probleme minder prefrontale aktiwiteit, wat neurobiologiese substrate verder verbind met die fenotipiese konstruksie van impulsiwiteit.
Die spanning tussen subkortikale streke in verhouding tot die prefrontale kortikale streke gedurende hierdie periode, kan dien as 'n moontlike meganisme vir die waargenome verhoogde risiko-neem, insluitend die gebruik en misbruik van alkohol en dwelmmiddels. Die meeste adolessente het alkohol probeer 93, maar dit lei nie noodwendig tot mishandeling nie. Persone met minder regulering van bo-na onder kan veral vatbaar wees vir drank- en dwelmmisbruik, soos voorgestel deur studies van hoërisiko-populasies wat aantoon dat die frontale funksionering voor alkohol- en dwelmblootstelling voorkom (bv. 116, 117). In die konteks van ons neurobiologiese model van adolessensie, sou hierdie individue 'n nog groter wanbalans in kortiko-subkortikale beheer hê. Hierdie bevindings is ook in ooreenstemming met kliniese bevindings in ADHD-populasies wat 'n verminderde prefrontale aktiwiteit toon en vier keer so geneig is om 'n dwelmgebruiksversteuring te ontwikkel in vergelyking met gesonde kontroles. 124. Hierdie wanbalans in die kortiko-subkortikale beheer sal verder vererger word deur die onsensitiwiteit van adolessensie vir die motoriese en kalmerende effekte van alkohol wat andersins kan help om inname te beperk, en die positiewe invloede van alkohol in sosiale fasilitering wat alkoholgebruik verder kan aanmoedig. 104. Soos aangetoon deur Steinberg en kollegas 23, 41, die mees riskante gedrag - insluitend drank- en dwelmmisbruik - kom in sosiale situasies voor. Dus kan die gebruik van alkohol en dwelmmiddels aangemoedig en onderhou word deur eweknieë wanneer hierdie gedrag waardeer word.
Een van die uitdagings in verslaafde werk is die ontwikkeling van biogedragsmerkers vir die vroeë identifisering van die risiko vir dwelmmisbruik en / of vir die evaluering van uitkomste vir intervensies / behandelings. Ons bevindinge dui daarop dat gedragsuitdagings wat beide kognitiewe beheer benodig in die teenwoordigheid van aanloklike aptytlike leidrade, nuttige potensiële merkers kan wees. Voorbeelde van sulke gedragstoetse sluit in dobbeltaak met 'n hoë en lae risiko of 'warm' en 'koue' toestande wat in hierdie oorsig beskryf word 18, 37 of eenvoudige take vir impulsbeheer wat die onderdrukking van 'n reaksie op 'n aanloklike / aanloklike teken vereis 20. Hierdie take herinner aan die vertragingstaksie wat deur Mischel ontwikkel is 125. Die uitvoering van eenvoudige impulsbeheertake soos by volwassenes en volwassenes word in werklikheid geassosieer met hul prestasies as kleuters op die vertraging van die bevredigingstaak. 28, 29. Mischel en kollegas het die hoë vlak van stabiliteit en die voorspellende waarde van hierdie taak in die latere lewe getoon. Dit is van toepassing op dwelmmisbruik en het getoon dat die vermoë om bevrediging as kleuter uit te stel, later in die lewe minder dwelmmisbruik (bv. Kokaïen) voorspel het. 126. In ons huidige werk begin ons 'n kombinasie van hierdie take gebruik om die neurale substraat van hierdie vermoë te identifiseer om moontlike risikofaktore vir dwelmmisbruik verder te verstaan.
Hierdie data dui gesamentlik aan dat hoewel adolessente as 'n groep as risikobeheerders beskou word 41, sommige adolessente is meer geneig as ander om aan riskante gedrag deel te neem en sodoende 'n groter risiko vir negatiewe uitkomste te plaas. Risiko-neem kan egter in die regte omgewings baie aanpasbaar wees. Dus eerder as om adolessente gedrag te neem wat risiko neem, wat tot dusver nog nie 'n suksesvolle onderneming was nie 23, kan 'n meer konstruktiewe strategie wees om toegang te gee tot riskante en opwindende aktiwiteite (bv. naskoolse programme met binnemuur) onder gekontroleerde instellings en die beperking van skadelike risikogeleenthede. Aangesien die adolessente brein 'n weerspieëling is van ervarings, kan die tiener met hierdie veilige risikogeleenthede langtermyngedrag vorm deur die verbindings tussen top-down-beheergebiede en bottom-up-dryf met die volwassenheid van hierdie stroombaan te verfyn. Ander suksesvolle strategieë is kognitiewe gedragsterapieë wat fokus op weieringsvaardighede, of kognitiewe beheer, om riskante gedrag te verminder 127. Die bevindings onderstreep die belangrikheid van die oorweging van individuele veranderlikheid by die ondersoek van komplekse brein-gedrag-verwantskappe wat verband hou met die neem van risiko's en impulsiwiteit in ontwikkelingspopulasies. Verder kan hierdie individuele en ontwikkelingsverskille help om die kwesbaarheid by sommige individue te verklaar vir die neem van risiko's wat verband hou met dwelmgebruik, en uiteindelik verslawing.
Bedankings
Hierdie werk is deels ondersteun deur NIDA R01 DA018879, NIDA Pre-Doctoral-opleidingstoekenning DA007274, die Mortimer D. Sackler-familie, die Dewitt-Wallace-fonds, en deur die Weill Cornell Medical College Citigroup Biomedical Imaging Centre en Imaging Core.