مصدر
قسم علم الأعصاب ، جامعة بيتسبرغ ، بيتسبرغ ، بنسلفانيا 15260 ، الولايات المتحدة الأمريكية.
ملخص
غالبًا ما يستجيب المراهقون بشكل مختلف عن البالغين إلى نفس السياقات المحفزة البارزة ، مثل تفاعلات الأقران والمحفزات الممتعة. إن تحديد الاختلافات في المعالجة العصبية للمراهقين أمر بالغ الأهمية لفهم هذه الظاهرة ، فضلاً عن أسس نقاط ضعف سلوكية ونفسية خطيرة ، مثل تعاطي المخدرات ، واضطرابات المزاج ، وانفصام الشخصية. نحن نعتقد أن التغيرات المرتبطة بالعمر في الطرق التي يتم بها معالجة المحفزات البارزة في مناطق الدماغ الرئيسية يمكن أن تكمن وراء الميول وأوجه الضعف الفريدة للمراهقة. لأن السلوك المتحمس هو القضية المركزية ، فمن الأهمية بمكان إجراء مقارنات مرتبطة بالعمر من نشاط الدماغ خلال السياقات التحفيزية. قارنا نشاط الوحدة الواحدة وإمكانات المجال المحلي في النواة المتكئة (NAc) والمخطط الظهري (DS) للمراهقين والفئران البالغة خلال مهمة مفيدة ذات ثواب. وتشارك هذه المناطق في التعلم التحفيزي ، وتجهيز المكافآت ، واختيار العمل. نبلغ عن فروق المعالجة العصبية للمراهقين في DS ، وهي منطقة مرتبطة بشكل عام أكثر بالتعلم من معالجة المكافآت عند البالغين. على وجه التحديد ، المراهقين ، ولكن ليس البالغين ، لديهم نسبة كبيرة من الخلايا العصبية في DS التي تنشط تحسبًا للمكافأة. لوحظت أنماط استجابة مشابهة أكثر في NAc للفئتين العمريتين. تم العثور على اختلافات النشاط وحدة واحدة DS على الرغم من تقلبات المجال المحلي مماثلة مماثلة. توضح هذه الدراسة أنه عند المراهقين ، تكون المنطقة التي تشارك بشكل حاسم في التعلم وتكوين العادات سريعة الاستجابة للمكافأة. ومن ثم تقترح آلية لكيفية أن تؤدي المكافآت إلى تشكيل سلوك المراهقين بشكل مختلف ، ولضعفها المتزايد للاضطرابات العاطفية.
خلال فترة المراهقة ، يحدث عدد لا يحصى من التغييرات العصبية النمائية (1) قد تؤثر على كيفية معالجة الأحداث البارزة ، مثل المكافآت المجزية. هذه التغيرات في المعالجة العصبية يمكن أن تكمن وراء بعض الميول السلوكية الشائعة في المراهقين عبر أنواع الثدييات ، مثل زيادة المخاطرة (1-5) ، فضلا عن زيادة الميول لتطوير اضطرابات مثل الإدمان ، والاكتئاب ، والشيزوفرينيا (6-8). قبل أن نتمكن من فهم الركيزة العصبية لهذه الثغرات ، يجب علينا أولا أن نتعلم المزيد عن أنماط المعالجة العصبية التقليدية للمخ المراهق ، مقارنة ومقارنة مع تلك الخاصة بالراشدين.
أساسا كل ضعف سلوكي ونفسي للمراهقة واضح خلال السياقات التحفيزية. لذلك من المهم مقارنة النشاط العصبي للمراهقين بنشاط البالغين أثناء السلوك المحفّز. السلوك الدافع هو إجراء يسهل ضبط العلاقة الفيزيائية بين الكائن الحي والمنبهات (على سبيل المثال ، احتمال أو مكافأة قريبة من مكافأة معينة) (9). ومع ذلك ، فإن مثل هذه السياقات السلوكية ستعقد بشكل طبيعي تحليل النشاط العصبي: كيف نعرف أن الاختلافات العصبية لا تعكس فقط اختلاف الأداء السلوكي بين الفئتين العمريتين؟ هل الاختلاف في المعالجة العصبية ناتج ببساطة عن ارتباك سلوكي ، أم أن هناك اختلافات أساسية أكثر في الطرق التي يقوم بها المراهقون بتشفير ومعالجة الأحداث البارزة في سياق تحفيزي؟ أجرينا تسجيلًا فيزيولوجيًا كهربائيًا لوحدة واحدة في الجسم الحي لمقارنة النشاط العصبي للمراهقين مع نشاط البالغين خلال الأحداث البارزة عندما كان الأداء السلوكي غير قابل للتمييز بين المجموعتين (على سبيل المثال ، اختفاء استرداد المكافأة في الجلسات المتأخرة عندما كانت المهمة جيدة التعلم). عند القيام بذلك ، استخدمنا بشكل فعال "المشبك السلوكي" الذي سمح لنا بتحديد اختلافات المعالجة الأساسية المرتبطة بالعمر والتي لم يربكها الأداء.
على الرغم من أن الكثير من دماغ المراهقين لم يتم فحصه بهذه الطريقة ، فقد ركزنا على المخطط الظهري (DS) والنواة المتكئة (NAc) بسبب دورها المركزي في السلوك المحفّز. معًا ، تشارك هذه المناطق الدماغية في التعلم الجماعي ، وتكوين العادات ، وتجهيز المكافآت ، والتحكم التكيفي للأنماط السلوكية (10-13). يتلقى المخطط تخطيطًا من مناطق قشرية تشارك في العمليات الحسية والحركية والمعرفية (14) ، وكذلك المدخلات الدوبامينية (15). و NAc ، جزء من المخطط البطني ، يتلقى afferents من اللوزة المخية (16) وقشرة قبل الجبهية (17) ، و afferents الدوبامين من المنطقة tegmental بطني (18). يعتبر NAc مفتاحًا لترجمة الدوافع إلى العمل (19) وهو أساسي لبعض الفرضيات الحالية المتعلقة بالأسس العصبية الحيوية لأخذ الأخطار عند المراهقين والبحث عن الإحساس (5, 20, 21).
النتائج
تم تسجيل نشاط الوحدة العصبية من DS و NAc (الشكل. S1) من المراهق (n = 16) والبالغ (n = 12) الفئران كما تعلموا لربط عمل فعال (كزة) مع نتيجة مكافأة (الغذاء بيليه. التين 1A). وتظهر البيانات السلوكية مجتمعة (التين 1 B-D) ، لأنه لم يلاحظ أي فروق ذات دلالة إحصائية بين المناطق. لم تكن هناك اختلافات مهمة متعلقة بالعمر عبر التدريب في عدد التجارب في كل جلسة [F(1 ، 1) = 1.74 ، P = 0.20] الكمون من جديلة إلى كزة مفيدةF(1 ، 1) = 0.875 ، P = 0.36] أو الكمون من كزة مفيدة للدخول إلى حوض الغذاء [F(1 ، 1) = 0.82 ، P = 0.36]. بدا أن الكمون بداية من بداية الدعاية إلى كزة مفيدة مختلفة في الجلسات المبكرة ، على الرغم من أن ذلك لم يكن ذا دلالة إحصائية وكانت مدفوعة بثلاث حيوانات فاقدة لم تتعلم بعد الارتباط (التين 1C, أقحم). بدءًا من الجلسة 4 فصاعدًا ، وصلت جميع الإجراءات إلى حد أقصى ثابت في كلتا المجموعتين العمريتين. خلال هذه الجلسات كان متوسط معدل تأخر البالغين والمراهقين من استجابة الآلات إلى دخول حوض الغذاء (متوسط ± SEM) 2.47 ± 0.12 s و 2.54 ± 0.17 s ، على التوالي.
وقد لوحظت استجابات سنية عصبية متسقة حول الوخز الفعال ودخول الحوض الغذائي عندما تعلمت الجرذان ارتباط الفعل-النتيجة وأجرت العديد من التجارب في كل جلسة (أي الجلسات 4 – 6 ؛ الشكل. S2A). إن فحصًا دقيقًا لهذا النشاط خلال الجلسات 4 – 6 يكشف أوجه التشابه في نشاط بعض المجموعات العصبية ، ولكن هناك اختلافات كبيرة في الآخرين (التين 2). حول 10 ٪ من الخلايا العصبية المسجلة تم تفعيلها في جديلة بداية المحاكمة ، مع عدد قليل من الخلايا تحولت إلى (التين 2 A و C, اليسار). توزيعات معدل إطلاق المراهقين والبالغين Zلم تكن النتائج مختلفة في هذا الوقت (Z = 1.066، P = 0.29؛ التين 2B, اليسار). لم يكن هناك أيضًا اختلافات متعلقة بالعمر في نسب الخلايا العصبية المنشطة والمثبطة وغير اللاهوتية إلى جديلة [χ2(2، n = 570) = 2.35 ، P = 0.31؛ الجدول 1]. ازدادت نسبة الخلايا المنشطة وحجم نشاطها في المجموعتين قبل الاستجابة الفعالة ، على الرغم من أن زيادات الحجم كانت أكبر في المراهقين (Z = −2.41 ، P = 0.02؛ التين 2B, مركز). كانت الفروق ذات الصلة بالعمر في نسب استجابة نوع أثناء 0.5 s قبل كزة مفيدة كبيرة [χ2(2، n = 570) = 10.01 ، P <0.01] ، تأثير مدفوع بنسبة أكبر من الوحدات المثبطة للبالغين (Z = 3.05، P <0.01 ؛ الجدول 1). مباشرة بعد الاستجابة الفعالة ، أصبحت الخلايا التي تم تنشيطها سابقًا مُثبطة ، وكذلك العديد من الوحدات التي لم تكن تعمل من قبل (التين 2A, مركز). أدى ذلك إلى انحراف عكسي مؤقت في النشاط السكاني ، الذي ازداد مرة أخرى بمعدلات محددة حسب العمر ، مع استمرار الفروق الإحصائية بين نشاط المراهقين والبالغين أثناء 0.5 بعد الاستجابة الفعالة (Z = 2.19، P = 0.03؛ التين 2B, مركز). خلال هذه الفترة اختلفت نسب أنواع الاستجابة مرة أخرى بين الاثنين [χ2(2، n = 570) = 10.57 ، P <0.01] ، بسبب نسبة أكبر من الوحدات التي يتم تنشيطها بواسطة البالغين (Z = 2.87، P <0.01 ؛ التين 2C, مركز و الجدول 1). العديد من الخلايا العصبية نفسها التي زادت من نشاطها قبل الكزة المفيدة أصبحت مغمورة عابرة ومن ثم تم تنشيطها مرة أخرى قبل الدخول إلى حوض الغذاء (صفوف مؤامرة حرارية تظهر نمط أحمر-أزرق-أحمر في التين 2A, مركز). اختلف توقيت هذا النمط بين المراهقين والبالغين. ظلت نسبة كبيرة من الخلايا العصبية للمراهقين نشطة حتى مكافأة. كانت هذه "الخلايا العصبية المتنبئة بالمكافأة" متناثرة لدى البالغين (التين 2A, حق). بالإضافة إلى الاختلافات في الدورة الزمنية ، بلغت ذروتها أيضًا الخلايا العصبية للمراهقين التي تم تنشيطها في 0.5 قبل الدخول إلى حوض الغذاء بمقياس أعلى (Z = −7.63 ، P <0.01 ؛ التين 2B, حق). كان هذا النمط العام للنشاط مستقرًا نسبيًا طوال الجلسات 4 – 6 (فيلم S1) ، على الرغم من أن أخذ عينات عشوائية من الوحدات يدل على تباين داخل الوحدة لبعض الوحدات (الشكل. S3). اختلفت نسب الوحدات المنشط والمثبط [χ2(2، n = 570) = 41.18 ، P <0.01] ، مع المراهقين والبالغين ، على التوالي ، لديهم نسب أكبر بكثير من المنشط (Z = −6.21 ، P <0.01) والوحدات المثبطة (Z = 4.59، P <0.01 ؛ التين 2C, حق و الجدول 1). في 0.5 s بعد الوصول إلى حوض الغذاء ، استمر المراهقون في إظهار نشاط أقوى (Z = –6.43 ، P <0.01). ظلت نسب المنشط والمثبط وغير المعنوي مختلفة كما كانت قبل الدخول مباشرة إلى حوض الطعام [2(2، n = 570] = 31.18 ، P <0.01 ؛ التين 2C, حق و الجدول 1). مرة أخرى ، كان لدى المراهقين نسبة أكبر من الوحدات المنشّطة (Z = –4.89 ، P <0.01) ونسبة أقل من الوحدات المثبطة في هذا الوقت (Z = 4.36، P <0.01).
في NAc ، انتقل متوسط نشاط التشويش للمراهقين والبالغين من الاستجابات ذات الصلة بالمهام الصغيرة والمتغيرة إلى أنماط أكثر تناسقًا (الشكل. S2B). بواسطة جلسة 4 ، كان كل من المجموعتين زيادة مماثلة ومن ثم انخفاض في النشاط طوري في كزة مفيدة. كان هذا النمط أكثر وضوحًا مما أدى إلى المكافأة التالية (دخول الطعام). يكشف الفحص الدقيق للنشاط العصبي الطوري NAc عن العديد من أوجه التشابه الوثيقة في نمط ومدى التنشيط العصبي والتثبيط ، بالإضافة إلى بعض الاختلافات الملحوظة (التين 3). على وجه التحديد ، أدى ظهور ضوء الجديلة إلى تنشيط حوالي 10٪ من الخلايا العصبية NAc في كل من المراهقين والبالغين ، مع تحول بعض الخلايا العصبية دون أي اختلاف مهم في العمر في نسبة الخلايا العصبية المنشطة أو المثبطة في هذا الوقت [ χ2(2، n = 349) = 1.51 ، P = 0.47] ، ولا توجد اختلافات في النشاط السكاني الإجمالي (Z = 1.82، P = 0.07؛ التين 3, اليسار). بمجرد تنشيط الخلايا العصبية للتجربة ، فإنها تميل إلى البقاء نشطة حتى دخول الحيوان إلى حوض الطعام. كانت الديناميات الزمنية من هذا القبيل أن نسبة معينة من الخلايا العصبية أصبحت أكثر نشاطًا حول كل من الوخز الآلي ودخول حوض الطعام. لا توجد فروق مرتبطة بالعمر في النشاط السكاني (Z = –0.16 ، P = 0.87) أو نسب فئة الوحدة [χ2(2، n = 349) = 0.22 ، P = 0.90] تم العثور عليها في 0.5 s تسبق الكزة المفيدة. بعد كزة مفيدة ، أظهر البالغون متوسط نشاط أعلى (Z = 4.09، P <0.01) والاختلافات في نسب فئة الوحدة [2(2، n = 349) = 7.23 ، P = 0.03] بسبب وجود نسبة أكبر من الخلايا العصبية المنشّطة للبالغين (Z = 2.53، P = 0.01؛ التين 3C, مركز و الجدول 1). وبالمثل ، لوحظ ارتفاع متوسط نشاط البالغين في 0.5 s قبل دخول حوض الغذاء (Z = 2.67، P <0.01) ، ومرة أخرى ، لوحظت نسب مختلفة لفئة الوحدة [2(2، n = 349) = 6.64 ، P = 0.04] بسبب وجود نسب أكبر بكثير من الوحدات المنشّطة للبالغين (Z = 2.32، P = 0.02؛ التين 3C, حق و الجدول 1). خلال هذه الفترة ، لا يزال النشاط العصبي التجريبي للمحاكمة يظهر بعض المقاييس للاستقرار ، ولكن أقل من ذلك في DS (فيلم S2). لم يكن هناك اختلاف كبير في العمر في النشاط السكاني في 0.5 بعد الدخول إلى حوض الغذاء (Z = −0.61 ، P = 0.54) ، بالرغم من وجود اختلافات في نسبة الوحدات [χ2(2، n = 349) = 7.81 ، P = 0.02]. هذا يعكس نسبة أكبر بشكل كبير من وحدات المراهقين المثبطة في هذا الوقت (Z = −2.81 ، P <0.01 ؛ التين 3C, حق و الجدول 1). وبالتالي ، على الرغم من وجود بعض الاختلافات بين المجموعات ، كان النمط العام للاستجابات العصبية (والنشاط عبر الوحدات) أكثر تشابهاً في NAc منه في DS.
كان متوسط طيفي LFP طيفي متشابه للمراهقين والبالغين في كل من NAc و DS (التين 4). قبل دخول حوض الطعام ، في NAc ، أظهر كل من المراهقين والبالغين انخفاضًا في القوة في نطاقي β (13-30 هرتز) و γ (> 30 هرتز) ، مع تخفيضات طاقة أكثر شمولاً عند البالغين. بعد الدخول إلى حوض الطعام ، أظهرت كلا المجموعتين زيادات عابرة في الطاقة β تتمحور حول 20 هرتز. كان هناك ميل إلى قوة LFP أكبر لدى المراهقين في الترددات المنخفضة مثل (3-7 هرتز) و α (8-12 هرتز) ، مع وجود اختلافات كبيرة مرتبطة بالعمر 500 مللي ثانية بعد دخول حوض الطعام (التين 4 A و B). شوهدت أنماط مماثلة في DS ، مع زيادة طفيفة في القدرة البالغة على قوة immediately مباشرة بعد دخول حوض الغذاء (التين 4 C و D). عموما ، خرائط النقيض الإحصائية (التين 4 B و D) إثبات التشابه في نشاط LFP المتصل بالجوائز للمراهقين والبالغين عبر العديد من الترددات ، مع العديد من الاستثناءات.
مناقشة
لقد وجدنا تنشيطًا قويًا مرتبطًا بالمكافآت في المراهقين وليس DS البالغين ، وهي بنية مرتبطة بتكوين العادات والتحكم التكيفي للأنماط السلوكية (11-13, 22). رد NAc بالمثل في كل من الفئات العمرية. على الرغم من أن بعض الاختلافات في نشاط الوحدة شوهدت في NAc ، كانت هذه الاختلافات أصغر وأكثر عابرة ، وكان المسار الزمني للنشاط العصبي متشابهًا إلى حد كبير بين المجموعات في هذه المنطقة. تُظهر هذه النتائج عدم التجانس الإقليمي المرتبط بمعالجة المكافأة في النضج الوظيفي لهياكل العقد القاعدية خلال فترة المراهقة ، واقترحت ، مع الـ DS ، مكانًا مغفلًا حتى الآن عن اختلافات المعالجة العصبية للمراهقين التي قد تكون ذات صلة مباشرة بالثغرات ذات الصلة بالعمر. ووجدنا أيضًا أنه على الرغم من وجود اختلافات مهمة متعلقة بالعمر على مستوى الوحدة ، إلا أن هذه الاختلافات لم تكن قابلة للاكتشاف بسهولة في قوة تذبذبات LFP ، التي تشبه إلى حدٍ ما الإشارات الإقليمية الأكبر حجمًا للرنين المغناطيسي الوظيفي و EEG (23).
اقترحت بيانات النشاط العصبي الطوري أن الدور الدقيق لـ DS أثناء ترقب المكافأة ، أو تأثير المحفزات المجزية على تمثيلها العصبي ، يختلف في المراهقين مقابل البالغين. كان لدى كلتا المجموعتين وحدات تم تنشيطها في بداية التجارب ، وتم منعها لفترة وجيزة عند الاستجابة الفعالة ، ثم تم تنشيطها مرة أخرى. من بينها ، تمشيا مع دراسات أخرى ، تم إعادة تنشيط وحدات البالغين في وقت سابق وعاد إلى خط الأساس قبل المكافأة (24, 25). على النقيض من ذلك ، استمر تنشيط نظرائهم المراهقين طوال الوقت حتى استرجاع المكافأة. وهكذا ، لم يكن لدى المراهقين سوى مجموعة كبيرة من ما يمكن وصفه بأنها عصبونات تستبق المكافأة في DS. على الرغم من أن الآخرين قد لاحظوا سابقًا نشاطًا سابقًا في DS (24-26) ، النقطة الحاسمة هنا هي أن المراهقين والبالغين لديهم توازن مختلف ودورة زمنية في أنماطهم من هذا النشاط. يعتقد أن المخطط يلعب دورًا مباشرًا في ارتباطات الحالة-الحركة (25) ويمكن أن تكون بمثابة الممثل في نموذج "الممثل الناقد" لسلوك منحاز نحو اتخاذ إجراءات أكثر فائدة (27). يستقبل المخطط مدخلات الدوبامين من الإسقاطات السوداء والأسود الغلوتاماتي من المناطق القشرية. وهو يرسل إسقاطات GABA إلى globus pallidus ، والتي تقوم بمزيد من المشاريع إلى المهاد ، في نهاية المطاف تتراجع مرة أخرى إلى القشرة. الإشارات الواردة من قشرة الفص الجبهي غير الناضجة أو مناطق العقد القاعدية يمكن أن تُعزى جزئياً للأنماط الخاصة بالعمر التي لوحظت في DS. في الواقع ، لقد لاحظنا في وقت سابق انخفاض تثبيط وزيادة التنشيط في جزء في القشرة الأمامية للمراهقين (OFC) خلال هذه المهمة (28) ، والتي تصل مباشرة إلى هذه المنطقة من DS (29).
تتوافق مع التقارير السابقة عن زيادة LFP θ- و os- التذبذبات في DS أثناء السلوك التطوعي (30, 31) ، عرض كل من المراهقين والبالغين هذه قبل وبعد إدخال الغذاء. على الرغم من الاختلافات الكبيرة في نشاط الوحدة الواحدة في DS ، كانت تذبذبات LFP متشابهة إلى حد كبير بين المجموعتين العمريتين في كل من DS و NAc. هذا الاستنتاج أمر بالغ الأهمية لأن دراسات المراهقين البشرية قد ركزت على التدابير الوظيفية على نطاق أوسع مثل الرنين المغناطيسي الوظيفي و EEG. نبين أنه يمكن العثور على فروق قوية لنشاط الوحدة العمرية حتى عندما تكون التذبذبات الإقليمية الكبيرة ، والتي ترتبط بشكل أفضل بإشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي ، متشابهة (23). على الرغم من أن وظائف الذبذبة القاعدية LFP القاعدية غير معروفة ، إلا أنها يتم تعديلها حسب السياق السلوكي (30, 31) ، والتي كانت هي نفسها بالنسبة للفئتين العمريتين.
في NAc ، وبصرف النظر عن بعض الاختلافات العابرة ، كانت نسب الوحدات التي تم تفعيلها والتي تم تثبيتها ، والوقت الزمني لردودها ، متشابهة بشكل عام ، كما يتجلى في متوسط النشاط السكاني المعتاد. تؤثر التلاعبات في NAc على التحفيز والنشاط السلوكي الأساسي وتعلم وتنفيذ السلوك الفعال (32-35). في هذه الدراسة ، كانت الفروق في النشاط العصبي للمراهقين في NAc متواضعة وعابرة مقارنة مع تلك الموجودة في DS. كانت دراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي في البشر غير متناسقة في مقارنات نشاط NAc ذات الصلة بالمكافآت بين المراهقين والبالغين. وقد أظهرت بعض الدراسات أقوى إشارات المراهقين NAc لمكافأة (36, 37) ووجد آخرون أضعف منها (38) أو أنماط معقدة تعتمد على السياق (39). هذه الدراسة ، التي تسجل النشاط الفردي للوحدة المفردة ونشاط LFP في المراهقين الذين يتصرفون مستيقظين ، تلقي الضوء على هذه المسألة: نثبت أن هذه الاختلافات المرتبطة بالعمر يمكن أن تعتمد على نوع الإشارة المقاسة. تتوافق نتائجنا أيضًا مع الأدلة السابقة التي تفيد بأن النضج الوظيفي يتم الوصول إليه في NAc قبل مناطق أخرى مثل OFC (37, 28). ومع ذلك ، عند اكتشاف أن نشاط وحدة DS المراهق يختلف عن نشاط الشخص البالغ ، فإننا نخلص إلى أن هذا ليس مجرد تمييز قشري مقابل دون القشرية كما تم اقتراحه (40).
من المهم التأكيد على أن اختلافات النشاط العصبي في الدراسة الحالية لوحظت على الرغم من عدم وجود فروق سلوكية مقاسة. بسبب دور DS في تنفيذ الأنماط السلوكية ، قد تكون الاختلافات العصبية ترجع جزئياً إلى الاختلافات السلوكية غير المقيسة. على الرغم من أن هذه الاختلافات ممكنة دائمًا ، إلا أنه في هذه الدراسة تبدو غير محتملة إلى حد كبير لعدة أسباب. أجريت المقارنات العصبية فقط عندما كانت الجرذان على درجة عالية من الكفاءة مع المهمة وتمت ملاحظة أنها تركز بشكل كبير على المهمة. كانت فترة الاختلافات العصبية الأعظم هي الفترة الفاصلة بين الاستجابة المفيدة والدخول إلى حوض الغذاء ، في حين كان متوسط زمن الاستجابة لهذا السلوك متطابقًا بشكل أساسي بالنسبة للفئتين العمريتين. وعلاوة على ذلك ، لوحظ باستمرار الاختلافات العصبية في أماكن معينة (على سبيل المثال ، خلال فترة انتظار المكافأة) ولكن ليس غيرها (على سبيل المثال ، الاستجابة لجديلة ظهور التجربة) ، وعلى الرغم من أن المسار الزمني للتنشيط العصبي غالباً ما اختلف بشكل كبير ، فإن الدورة الزمنية لتثبيط الخلايا العصبية كانت مشابهة بشكل عام في كل من مناطق الدماغ من كل فئة عمرية. تتوافق هذه النتائج مع تفسير وجود اختلافات أساسية في المعالجة العصبية الأساسية ، خاصة في الـ DS ، حتى أثناء سلوك / سياقات مماثلة ، والتي تتحدث عن الاختلافات في البنية العصبية ، وكفاءة المعالجة ، و / أو التأثير الفسيولوجي للبارزة الأحداث.
في الختام ، وجدنا أن الأحداث البارزة المتعلقة بالجوائز تستفيد بقوة من الـ DS للمراهقين ولكن ليس البالغين ، مما قد يشير إلى موضع جديد داخل الشبكات المسؤولة عن نقاط الضعف السلوكية والنفسية ذات الصلة بالعمر. تلعب بنية العقد القاعدية هذه دورًا مركزيًا في التعلم العادي والذاكرة ، وتكوين العادات ، والجوانب الأخرى للسلوك المحفّز ، ويرتبط خلل وظيفتها بالمشاكل النفسية (41-43). لذلك ، فإن تعلم المزيد عن كيفية تغير نشاط هذه المنطقة من خلال التطوير ، إلى جانب تفاعلها مع مناطق الدماغ الرئيسية الأخرى ، سيكون حاسما لفهمنا لآليات ضعف المراهقين والتصميم المستقبلي للتدخلات السريرية. من المحتمل أن يكون مدى تعقيد الهشاشة السلوكية والنفسية للمراهقين متعدد العوامل ، ويشمل العديد من مناطق الدماغ. وبالتالي ، فإن DS مجرد واحدة من العديد من المناطق المتفاعلة التي من المحتمل أن تكون مجتمعة (وليس بشكل منعزل) حرجة لنقاط ضعف السلوك والسلوك النفسي للمراهقة. يحدونا الأمل في أنه مع تقنيات مثل تسجيل الكهربية الكهربية للمراهقين ونهج المشبك السلوكي لدراسة اختلافات المعالجة العصبية المرتبطة بالعمر في السياقات السلوكية ، يمكننا البدء في تقدير ركائز ضعف المراهقين على مستوى الشبكة.
مواد وطرق
الموضوعات والجراحة.
تمت الموافقة على الإجراءات الحيوانية من قبل لجنة رعاية الحيوان واستخدام جامعة بيتسبرغ. الذكور البالغين (يوم ما بعد الولادة 70 - 90 ، n = 12) والسد الحامل (يوم الجنين 16 ؛ n = 4 تم إيواء الجرذان Sprague – Dawley (هارلان) في فيفارية تتحكم في المناخ باستخدام دورة 12-h الخفيفة / الداكنة (أضواء في 7: 00 PM) ، وإمكانية الوصول إلى الأطعمة والمشروبات. تم إبطال المذكرات إلى ما لا يزيد عن ستة من الجراء الذكور ، والتي كانت ثم مفطوم في يوم ما بعد الولادة 21 (n = 16). تم إجراء عمليات جراحية للبالغين بعد الحد الأدنى من WN 1 من التعود على السكن. تم إجراء جراحات المراهقين في يوم ما بعد الولادة 28 - 30. تم زرع صفيف microelectrode ثمانية أسلاك في NAc أو DS (SI المواد والطرق). تم تسجيلات كما هو موضح سابقا (28) في حين أن الفئران أداء مهمة سلوكية. تم عزل وحدات مفردة باستخدام فارز دون اتصال (Plexon) من خلال مجموعة من تقنيات الفرز اليدوي وشبه شبه التلقائي (44).
سلوك.
أجريت إجراءات اختبار السلوك كما هو موضح سابقا (28, 45). تعلمت الجرذان لأداء كزة مفيدة لمكافآت كريات الطعام (التين 1A و SI المواد والطرق). في كل دورة ، تم تقييم العدد الإجمالي للتجارب ، متوسط الكمون من جديلة بداية التجربة إلى استجابة الأدوات ، والكمون من الاستجابة الفعالة لاسترجاع الكريات. الإجراءات المتكررة للجلسة العمرية × أجريت اختبارات ANOVA باستخدام برنامج SPSS على جميع هذه المقاييس (α = 0.05) ، مع تصحيحات df ذات حد أدنى حيث تم انتهاك افتراض كروية.
التحليل الكهربية.
تم تحليل البيانات الفيزيولوجية الكهربية باستخدام مخطوطات Matlab (MathWorks) المكتوبة بشكل خاص مع وظائف من مربع أدوات Chronux (http://chronux.org/). استندت التحليلات وحدة واحدة على الرسوم البيانية وقت إطلاق النار في وقت الحدث في ويندوز حول أحداث المهمة. كان نشاط وحدة واحدة Z- إجراء مسح عادي على أساس متوسط معدلات إطلاق SD لكل وحدة خلال فترة خط الأساس (نافذة 2-s التي تبدأ بـ 3 s قبل بدء التشغيل cue). تم تخطيط متوسط نشاط الوحدة السكانية حول أحداث المهمة. أجريت مقارنات إحصائية لنشاط وحدة المراهقين والراشدين على النوافذ ذات الأهمية (نوافذ 0.5-s بعد الإشارات ، قبل وبعد كزة الأدوات ، وقبل وبعد الدخول إلى حوض الغذاء) باستخدام اختبارات مجموع رتبة ويلكوكسون ( قدم Zالقيم) ، تصحيح Bonferroni لعدة مقارنات. تم رفض الفرضية الصفرية في هذا التحليل عندما ص 0.01 أفلام S1 و S2 تمثّل المعدل المقدر محليًا لنقاط التشتيت (LOESS) عبر معدل خمس عمليات تجريبية تتحرك عبر خمس تجارب تتحرك في خطوات أحادية التجربة من خلال إطارات الفيديو أثناء الجلسات 4 – 6. يمثل وقت الفيديو تطور النشاط من خلال تجارب كل جلسة. تم تصنيف الوحدات أيضًا على أنها مفعلة أو تم تثبيتها في نوافذ زمنية محددة إذا كانت تحتوي على ثلاث صناديق متتالية 50-ms مع Z ≥ 2 أو Z ≤ −2 ، على التوالي. تم التحقق من صحة هذه المعايير على أنها تسفر عن انخفاض معدلات التصنيف الخاطيء عن طريق تحليل اللقطات اللامعلمية كما هو موضح سابقًا (39()SI المواد والطرق). بمجرد تصنيف الوحدات ، χ2 تم إجراء التحليلات على نوافذ مسبقة الاهتمام لجميع الوحدات المنشّطة والمثبطة وغير اللاجئة. فقط مهم χ2 وتلت الاختبارات من قبل وظيفة Zاختبارات لنسبين لتحديد الفروق الأساسية الهامة في الفئة. تم رفض فرضية العدم عندما P <0.05 ، مبين في الجدول 1 مع نوع جريئة. لتصور الدورة الزمنية لتوظيف الوحدة (على سبيل المثال ، كما تم تفعيلها أو تثبيتها) ، تم إجراء تحاليل الفئة في نوافذ نقل 500-ms (في خطوات 250-ms) في النوافذ الكبيرة التي تم قفلها لأحداث المهمة.
بعد إزالة التجارب التي احتوى فيها تتبع الجهد الخام LFP على القطع الفنية أو القيم المتطرفة (± 3 SD من متوسط الجهد) ، تم حساب أطياف الطاقة المتوسطة التجريبية لكل مادة باستخدام تحويل فورييه السريع (SI المواد والطرق). تم حساب متوسط أطياف الطاقة لكل فئة عمرية. Tخرائط تباين متقاربة تقارن بين قوة LFP المقيسة للمخططات الطيفية للبالغين والمراهقين في كل مرة × صندوق التروس تم رسمها لتسليط الضوء على أوجه التشابه والاختلاف المرتبطة بالعمر.
شكر وتقدير
وقدم الدعم لهذا العمل من قبل المعهد الوطني للصحة العقلية ، وبيتبسبورغ لعلوم الحياة الدفيئة ، ومؤسسة زمالة أندرو ميلون Predoctoral (إلى DAS).
الحواشي
الكتاب تعلن أي تضارب في المصالح.
هذا المقال هو تقديم PNAS المباشر.
تحتوي هذه المقالة على معلومات داعمة عبر الإنترنت على www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1114137109/-/DCSupplemental.
;