Neurobiologie dospívajícího mozku a chování: důsledky pro poruchy užívání látek (2010)

Úvod

Adolescence je přechodné období vývoje, kdy dochází současně k mnoha změnám, včetně fyzického zrání, snahy o nezávislost, většího významu sociální a vzájemné interakce a rozvoje mozku. ^1-3. Toto vývojové období je také obdobím charakterizovaným skloněním rizikového chování, včetně experimentování s drogami a alkoholem, kriminální činnosti a nechráněného sexu. Pochopení nervového základu těchto rizikových chování je klíčem k určení, které dospívající mohou být ohroženi špatnými výsledky, jako je závislost na látce a zneužívání.

Předpokládalo se mnoho hypotéz o tom, proč se dospívající mohou zapojit do impulzivního a riskantního chování. Tradiční účty adolescence naznačují, že je to období vývoje spojené s postupně vyšší účinností kognitivních kontrolních kapacit. Tato účinnost v kognitivní kontrole je popisována jako závislá na zrání prefrontální kůry, jak dokládá zobrazení ^4-7 a post mortem studií^8-10 vykazující neustálý strukturální a funkční rozvoj tohoto regionu až do mladé dospělosti.

Zlepšená kognitivní kontrola s rozvojem prefrontální kůry je v souladu s lineárním nárůstem této schopnosti od dětství do dospělosti. Přesto suboptimální volby a akce pozorované během dospívání představují inflaci ve vývoji ¹¹ což je jedinečné od dětství nebo dospělosti, o čemž svědčí Národní středisko pro statistiku zdraví o chování adolescentů a úmrtnosti ¹². Pokud byla kognitivní kontrola a nezralá prefrontální kůra sama o sobě základem suboptimálního výběru, pak by děti měly vypadat pozoruhodně podobné nebo pravděpodobně horší než adolescenti, vzhledem k jejich méně rozvinutým prefrontálním kortexům a kognitivním schopnostem ². Tento přehled se věnuje primární otázce, jak se mozek mění během dospívání, což může vysvětlovat infekce v rizikovém a impulzivním chování. Dále uvádíme příklady, jak může užívání alkoholu a drog během tohoto období vývoje tyto změny dále prohloubit a vést k následnému zneužívání a závislosti.

Aby bylo možné přesně zachytit kognitivní a neurobiologické změny během dospívání, musí být toto období považováno za přechodné než za jediný snímek v čase ³. Jinými slovy, k pochopení tohoto vývojového období jsou nezbytné přechody do a z adolescence pro rozlišení odlišných atributů tohoto období ve vztahu k jiným časovým bodům ve vývoji. Empirická data, která stanoví vývojové trajektorie od dětství do dospělosti pro kognitivní a nervové procesy, jsou proto nezbytná pro charakterizaci těchto přechodů a co je důležitější při omezování jakékoli interpretace o změnách v mozku nebo chování v dospívání.

Za druhé, přesné zobrazení dospívání vyžaduje upřesnění fenotypové charakterizace tohoto období. Například na behaviorální úrovni jsou adolescenti často charakterizováni jako impulzivní a rizikovější, když se tyto konstrukty používají téměř synonymně. Přesto jsou tyto konstrukty zřetelné a oceňují, že toto rozlišení je důležité pro popis jejich vývojových trajektorií a nervových základů. Poskytujeme behaviorální, klinické a neurobiologické důkazy, které naznačují, že podstupování rizika je pevněji spojeno s citlivostí na podněty prostředí (vyhledávání pocitů), zatímco impulzivita je spojena se špatnou kognitivní kontrolou shora dolů.

Abychom teoreticky podložili empirická zjištění, poskytujeme věrohodný neurobiologický model pro dospívání a navrhujeme, jak může vývoj během této doby vést ke zvýšení zranitelnosti v důsledku zneužívání alkoholu a drog. Záměrem tohoto přehledu není psychopatologizovat dospívání, ale spíše vysvětlit, proč někteří dospívající, ale ne jiní, jsou náchylní ke zneužívání návykových látek. Proto se pokoušíme identifikovat potenciální biologické a behaviorální markery pro včasnou identifikaci a pro vyhodnocení výsledků zásahů.

Neurobiologický model dospívání

Neurobiologický model vývoje adolescentů ² který staví na modelech hlodavců ^{13, 14} a nedávné zobrazovací studie dospívání ^{6, 7, 15-20} je zobrazen Obrázek 1. Tento model ukazuje, jak musí být subkortikální a prefrontální regulační oblasti shora dolů považovány za obvod. Karikatura ukazuje různé vývojové trajektorie pro signalizaci těchto oblastí, s limbickými projekcemi vyvíjejícími se dříve než prefrontální kontrolní oblasti. Podle modelu je adolescent předpojat funkčně zralým subkortikálem vzhledem k méně zralým kortikálním obvodům během dospívání (tj. Nerovnováha v závislosti na systémech) ve srovnání s dětmi, pro které se tento frontolimbický obvod stále vyvíjí; a ve srovnání s dospělými, pro které jsou tyto systémy plně zralé. S rozvojem a zkušenostmi je funkční propojení mezi těmito regiony posíleno a poskytuje mechanismus pro modulaci subkortikálních systémů shora dolů ⁷. Tedy to je frontostriatální obvody, spolu s funkčním posílením spojení v tomto obvodu, mohou poskytnout mechanismus vysvětlující změny v impulzivitě a podstupování rizika pozorované v průběhu vývoje.

Obrázek 1

Kreslený model interakcí ventrálního striatálního a prefrontálního kortexu (PFC) napříč vývojem. Hlubší barva označuje větší regionální signalizaci. Linka představuje funkční konektivitu, plná čára označuje zralé připojení a tečkovaná čára ...

Tento model je v souladu s předchozími modely ^21-24 v tom, že poskytuje základ pro nelineární inflekce pozorované v chování od dětství do dospělosti, v důsledku dřívějšího zrání subkortikálních projekcí v porovnání s méně zralými prefrontálními pohledy shora dolů. Konkrétně triadický model ²¹ navrhuje, aby motivované chování mělo tři odlišné nervové okruhy (přístup, vyhýbání se a regulační). Systém přibližování je z velké části řízen ventrálním striatem, systémem vyhýbání se amygdale a konečně regulačním systémem prefrontální kůrou ²⁵. Současný model se výrazně liší od ostatních v tom, že je založen na empirických důkazech o změnách mozku nejen v přechodu z dospívání do dospělosti, ale spíše v přechodu do dospívání od dětství a později mimo dospívání do dospělosti. Kromě toho tento model nenaznačuje, že striatum a amygdala jsou specifické pro přístup a vyhýbání se chování vzhledem k nedávným studiím, které ukazují valenční nezávislost těchto struktur ²⁶, ale spíše jsou to systémy, které jsou důležité pro detekci motivačně a emočně relevantních narážek v prostředí, které mohou ovlivnit chování. V tomto přehledu popisujeme nejnovější důkazy z behaviorálních a lidských zobrazovacích studií dospívání v kontextu našeho modelu, který ilustruje přechod z dětství do dospělosti.

Fenotypová charakterizace dospívání

Schopnost odolat pokušení ve prospěch dlouhodobých cílů je formou kognitivní kontroly. Úpadky této schopnosti byly považovány za jádro dospívajícího rizikového chování ²⁷. Kognitivní kontrola, která zahrnuje odpor před pokušením nebo zpožděním okamžitého uspokojení, byla studována v kontextu sociální, vývojové a kognitivní psychologie. Vývojově byla tato schopnost měřena hodnocením toho, jak dlouho může batole odolat okamžité odměně (např. Cookie) ve prospěch větší odměny později (např. Dvou cookies) ²⁸. Ačkoli se jednotlivci liší v této schopnosti iu dospělých, vývojové studie naznačují vývojová období, kdy může být jednotlivec obzvláště náchylný k pokušení. Tato schopnost byla popsána jako forma řízení impulzů ²⁹ a je mnohostranná ^{30, 31}, ale lze ji operativně definovat jako schopnost dosáhnout cíleného chování vzhledem k význačným, konkurenčním vstupům a akcím ³².

Historicky vývojové studie prokázaly stabilní zlepšení kognitivní kontrolní kapacity od dětství do dospělosti ³³. Toto pozorování je podporováno množstvím behaviorálních důkazů z experimentálních paradigmat v kontrolovaných laboratorních prostředích, včetně paradigmat, jako je Go-NoGo úkol, Simonův úkol a paradigma přepínání úkolů, které vyžadují, aby účastníci přepsali přepotentní odpověď, aby dosáhli správné ^{32, 34}. Pokud je však výhodné potlačit reakci na podněty související s podnětem, trpí kognitivní kontrolou ²⁰. Tato snížená kontrola je patrná zejména v období adolescence, kdy vrcholy suboptimálních voleb v sexuálním a drogovém chování ^{3, 11, 12, 14}. Tato pozorování naznačují, že vývojové trajektorie v kognitivní kontrole jsou složité a mohou být modulovány emocionálně nabitými nebo posilujícími kontexty (např. Sociální a sexuální interakce), ve kterých požadavky kognitivní kontroly interagují s motivačními pohnutkami nebo procesy.

Motivace může modulovat kognitivní řízení nejméně dvěma způsoby. Zaprvé, odměna za výkon v daném úkolu může lidem ztížit práci a nakonec i lepší výkon, než když nejsou odměněni ¹⁷. Zadruhé, schopnost vykonávat kontrolu může být zpochybněna, když je požadováno potlačení myšlenek a akcí směrem k přitažlivým narážkám ²⁰. Nedávné studie vývoje adolescentů začaly porovnávat kognitivní kontrolní kapacitu v relativně neutrálním versus motivační kontexty. Tyto studie naznačují změnu citlivosti na podněty prostředí, zejména ty založené na odměnách v různých bodech vývoje, a naznačují jedinečný vliv motivace na poznání během adolescentních let.

V následující části upozorňujeme na některé z nejnovějších studií, jak je chování adolescentů odlišně zaujato v emočně nabitých kontextech ve srovnání s dospělými.

Například Ernst a jeho kolegové ^{35, 36} zkoumali výkon antisakádového úkolu s příslibem finanční odměny za přesný výkon v některých pokusech, ale ne v jiných. Výsledky ukázaly, že příslib odměny, usnadněné adolescentní kognitivní kontrolní chování více než u dospělých, toto zjištění bylo replikováno ¹⁷ a nedávno byla rozšířena o sociální odměny (např. šťastné tváře) ²⁰).

Zatímco předchozí příklady poskytují příklady zvýšeného výkonu u dospívajících s pobídkami, odměny mohou také snížit výkon, když potlačují reakce na odměny, které vedou k vysokému zisku. Například pomocí herního úkolu, ve kterém byla zpětná vazba odměny poskytnuta okamžitě během rozhodování („horké“ zkoušky, které zvýšily afektivní vzrušení vyvolané úkoly), nebo zadrženo až po rozhodnutí („studené“ úmyslné rozhodovací procesy), Figner a kolegové ³⁷ ukázalo, že adolescenti dělali neúměrně riskantnější hazard ve srovnání s dospělými, ale pouze v „horkém“ stavu. S použitím podobného úkolu, Iowa Gambling Task, Cauffman a jeho kolegové ³⁸ ukázali, že tato citlivost na odměny a pobídky ve skutečnosti vrcholí během adolescence, se stabilním nárůstem z pozdního dětství na adolescence v tendenci hrát si s výhodnějšími balíčky karet a poté následným poklesem z pozdní adolescence do dospělosti. Tato zjištění ilustrují křivočarou funkci, která vrcholí zhruba mezi 13 a 17 a poté klesá ²⁷. Zatímco předchozí zjištění týkající se úkolu Iowa Gambling ukázaly lineární zvýšení výkonu s věkem ³⁹, tyto studie se nedívaly nepřetržitě na věk ani zkoumaly pouze pokusy s výhodnými balíčky karet.

Nedávné studie naznačují, že sociální kontexty, zejména vrstevníci, mohou také sloužit jako motivační narážka a mohou snižovat kognitivní kontrolu během dospívání. Ukázalo se, že míra, v níž adolescenti používají látky, je přímo úměrná množství alkoholu nebo nelegálních látek, které adolescent sám použije ⁴⁰. Gardner a jeho kolegové používají simulovanou úlohu řízení ⁴¹ ukázali, že adolescenti činí rizikovější rozhodnutí v přítomnosti vrstevníků než když jsou sami a že tato riziková rozhodnutí lineárně klesají s věkem ^{23, 40}.

Dohromady tyto studie naznačují, že v období dospívání jsou motivační narážky na potenciální odměnu obzvláště významné a mohou vést ke zlepšení výkonnosti, pokud jsou poskytovány jako posilovač nebo odměněný výsledek, ale k riskantnějším výběrům nebo suboptimálním volbám, pokud jsou poskytovány jako narážka. V druhém případě může motivační narážka snížit efektivní chování zaměřené na cíl. Tyto studie dále naznačují, že citlivost na odměny a chování při hledání citlivosti se liší od impulzivity s velmi odlišnými vývojovými vzory (křivočará funkce versus lineární funkce). Tento rozdíl je dále patrný v nedávné studii Steinberg et al. ⁴² pomocí měření sebehodnocení a impulzivity pomocí vlastního hlášení. Testovali, zda se často spojované konstrukty vyhledávání a impulsivity vyvíjejí podle různých časových harmonogramů u téměř 1000 jedinců mezi věky 10 a 30. Výsledky ukázaly, že rozdíly v hledání citlivosti s věkem sledovaly křivočarý obrazec, přičemž vrcholy v hledání citlivosti rostly mezi 10 a 15 roky a poté klesaly nebo zůstaly stabilní. Na rozdíl od toho, věkové rozdíly v impulzivitě následovaly lineární vzorec, s klesající impulzivitou s věkem v lineárním způsobem (viz Obrázek 2 panel A). Tato zjištění společně s laboratorními nálezy naznačují zvýšenou zranitelnost vůči riskování v období dospívání „může být způsobena kombinací relativně vyšších sklonu k hledání vzrušení a relativně nezralých kapacit pro sebeovládání, které jsou typické pro toto období vývoje“. ⁴².

Obrázek 2

Ilustrace různých vývojových kurzů pro vyhledávání a impulsivitu. Panel A. Spousta vyhledávání a impulsivity jako funkce věku (přizpůsobeno z ⁴²). Panel B. Spousta vzorců aktivity v mozkových oblastech citlivých na odměnu ...

Neurobiologie dospívání

Jak je naznačeno v našem modelu dospívání, dvě klíčové oblasti zapojené do kognitivního a motivačního chování jsou prefrontální kůra, o které je známo, že je důležitá pro kognitivní kontrolu ⁴³ a striatum kritické při odhalování a učení o nových a odměňujících narážkách v životním prostředí ⁴⁴. Zdůrazňujeme nedávné zvířecí a lidské zobrazovací práce na neurobiologických změnách podporujících tyto motivační a kognitivní systémy napříč vývojem v souvislosti s předchozími behaviorálními zjištěními o vývoji vyhledávání a impulsivity. Použijeme dříve popsaný model nerovnováhy lineárního vývoje prefrontálních oblastí shora dolů vzhledem ke křivočaré funkci pro vývoj striatálních regionů zdola nahoru zapojených do detekce výběrových význačných bodů v prostředí, které zakládají zjištění. Klíčový je význam zkoumání obvodů spíše než specifických regionálních změn, zejména v rámci frontostriatálních obvodů, které jsou základem různých forem chování zaměřeného na cíl. Tato perspektiva přesouvá pole od zkoumání toho, jak každá oblast zraje izolovaně od toho, jak mohou interagovat v kontextu propojených obvodů.

Práce původního zvířete a člověka ukázala, jak striatální a prefrontální kortikální regiony formují cílené chování ^{7, 27, 37, 38, 44}. Pomocí nahrávek s jednou jednotkou u opic Pasupathy & Miller ⁴⁵ prokázali, že když se flexibilně učí soubor nepředvídaných odměn, poskytuje velmi brzy činnost ve striatu základ asociacím založeným na odměňování, zatímco později se používají úmyslnější prefrontální mechanismy k udržení behaviorálních výstupů, které mohou optimalizovat největší zisky, tato zjištění mají byl replikován ve studiích lézí ^46-48. Role striatu v časném časovém kódování kontingencí odměn před nástupem aktivace v prefrontálních oblastech byla také rozšířena na člověka ⁴⁹. Tato zjištění naznačují, že porozumění interakcím mezi regiony (spolu s jejich komponentními funkcemi); v rámci frontostriatálního obvodu je rozhodující pro vývoj modelu kognitivní a motivační kontroly v dospívání.

Frontostriatální obvody procházejí během dospívání značným propracováním ^50-53 které jsou obzvláště dramatické v dopaminovém systému. Vrcholy v hustotě dopaminových receptorů, D1 a D2 ve striatu se objevují brzy v adolescenci, následované ztrátou těchto receptorů v mladé dospělosti ^54-56. Naproti tomu prefrontální kůra nevykazuje píky v hustotě receptorů D1 a D2 až do pozdní adolescence a mladé dospělosti ^{57, 58}. Podobné vývojové změny byly ukázány v jiných systémech souvisejících s odměnami, včetně kanabinoidních receptorů ⁵⁹. Zůstává nejasné, jak mohou změny v dopaminových systémech souviset s motivovaným chováním, protože zůstává kontroverzní otázka, zda citlivost na odměnu je modulována dopaminovými systémy (např. ^{60, 61}) a zda je to výsledek méně aktivních nebo přecitlivělých dopaminových systémů (např. ^{62, 63}). Avšak vzhledem k dramatickým změnám v obvodech bohatých na dopamin během adolescence je pravděpodobné, že bude souviset se změnami citlivosti na odměny odlišné od dětství nebo dospělosti. ^{50, 64}. Kromě významných změn v dopaminových receptorech existují také dramatické hormonální změny, které se objevují během dospívání a které vedou k sexuální zralosti a ovlivňují funkční aktivitu ve frontostriatálních obvodech ⁶⁵podrobná diskuse však přesahuje rámec tohoto dokumentu, viz ^{66, 67} pro podrobné recenze na toto téma.

Lidské zobrazovací studie začaly poskytovat podporu posilování spojení dopaminově bohatých frontostriatálních obvodů napříč vývojem. Pomocí difuzního tenzorového zobrazování a funkční magnetické rezonance (fMRI), Casey a jeho kolegové ^{68, 69} a další ⁷⁰ prokázali větší sílu v distálních spojeních v rámci těchto obvodů v průběhu vývoje a propojili sílu spojení mezi prefrontálními a striatálními regiony se schopností účinně zapojit kognitivní kontrolu u typicky a atypicky se rozvíjejících jedinců ^{68, 69}. Tyto studie ilustrují důležitost signalizace v kortikostriálních obvodech, které podporují schopnost účinně se zapojit do kognitivního řízení.

Stejně tak existují rostoucí důkazy z lidských funkčních neuroimagingových studií o tom, jak subkortikální systémy, jako je striatum a prefrontální kůra, interagují, což vede k rizikovému chování pozorovanému u dospívajících ⁷¹. Většina zobrazovacích studií se zaměřila na jeden nebo na další regiony, které ukazují, že prefrontální kůra, o které se předpokládá, že podporuje zlepšování kognitivní kontroly související s věkem ^72-78 prochází zpožděným zráním ^{4, 79, 80} zatímco striatální regiony citlivé na manipulaci s novinkami a odměnami se vyvíjejí dříve ^{74, 81}. Několik skupin ukázalo, že adolescenti vykazují zvýšenou aktivaci ventrálního striatu v očekávání a / nebo přijímání odměn ve srovnání s dospělými ^{6, 15, 17, 18}, ale jiní hlásí hypo-citlivost ⁸².

Galvan a jeho kolegové dokončili jednu z prvních studií, která zkoumala procesy související s odměnami v celém spektru vývoje od dětství do dospělosti. ⁶ ve věku 6 až 29. Ukázali, že ventrální striatální aktivace je citlivá na různé velikosti peněžní odměny ⁴⁹ a že tato odezva byla přehnaná během adolescence, vzhledem k dětem a adolescentům ⁶ (Viz Obrázek 3), což ukazuje na zvýšení signálu ⁶ nebo více trvalé aktivace ⁸³. Na rozdíl od vzorce ve ventrálním striatu, orbitálních prefrontálních regionech, vykazovaly zdlouhavý vývoj napříč těmito věky (Obrázek 2b).

Obrázek 3

Činnost Ventral Striatal za účelem odměňování a spojování s riskováním. Lokalizace ventrálního striata v axiální rovině (levý panel), která je aktivována za odměnu (střední panel) a korelována s riskováním (pravý panel) (přizpůsobeno z ^{6, 16})

Jak ale souvisí toto zlepšení signalizace ve ventrálním striatu s chováním? V následné studii Galvan a jeho kolegové ¹⁶ zkoumali souvislost mezi aktivitou ve ventrálním striatu s velkou peněžní odměnou s osobnostními rysy riskování a impulsivity. Ve vzorku vzorků 7 až 29 byly získány anonymní hodnotící stupnice rizikového chování, vnímání rizika a impulzivity. Galvan a kol. ukázal pozitivní vztah mezi ventrální striatální aktivitou k velké odměně a pravděpodobností zapojení do rizikového chování (viz Obrázek 3) Tato zjištění jsou v souladu se zobrazovacími studiemi dospělých, které ukazují ventrální striatální aktivitu s rizikovými možnostmi ^{84, 85}.

Van Leijenhorst a kolegové dále podporovali souvislost mezi rizikovým chováním adolescentů a citlivostí na odměnu indexovanou přehnanou ventrální striatální odpovědí. ¹⁸ otestoval tuto asociaci pomocí úkolu hazardu. Úkol zahrnoval hry s nízkým rizikem s vysokou pravděpodobností získání malé peněžní odměny a hry s vysokým rizikem s menší pravděpodobností získání větší peněžní odměny. Výsledky fMRI potvrdily, že volby s vysokým rizikem byly spojeny s náborem ventrálních striatů, zatímco volby s nízkým rizikem byly spojeny s aktivací ve ventrální mediální prefrontální kůře. Tato zjištění jsou v souladu s hypotézou, že rizikové chování v adolescenci je spojeno s nerovnováhou způsobenou různými vývojovými trajektoriemi subkortikální odměny a prefrontálními regulačními mozkovými oblastmi v souladu s naším neurobiologickým modelem dospívání.

Zdá se, že ve studii Galvana existuje souvislost mezi rizikovým chováním a ventrální striatální aktivací ¹⁶ nebyla zaznamenána žádná korelace mezi ventrální striatální aktivitou s impulzivitou. Hodnoty impulsivity spíše korelovaly s věkem, v souladu s četnými zobrazovacími studiemi ukazujícími lineární vývoj s věkem v prefrontální kortikální náboru během impulsních kontrolních úkolů. ^{7, 75, 77} (a podívejte se na recenze od ^{34, 86}). Nedávné studie navíc ukázaly, že hodnocení impulsivity nepřímo koreluje s objemem ventrální střední prefrontální kůry ve vzorku zdravých chlapců (7 – 17yrs). ⁸⁷. A konečně studie klinických populací charakterizovaných problémy s impulzivitou, jako je ADHD, ukazují narušenou kontrolu impulzů a sníženou aktivitu v prefrontálních regionech ve srovnání s kontrolami, ^{88, 89} ale nevykazují zvýšené reakce na pobídky ⁹⁰.

Tato zjištění poskytují neurobiologickou empirickou podporu pro disociaci konstruktů souvisejících s podstupováním rizika a citlivosti na odměnu od impulsivity, přičemž první z nich vykazuje křivočarý obrazec a druhý lineární obrazec (viz viz Obrázek 2 B). Volby a chování dospívajících tedy nelze vysvětlit impulzivitou nebo zdlouhavým vývojem samotné prefrontální kůry. Spíše je třeba brát v úvahu motivační subkortikální regiony, které objasňují, proč se chování dospívajících neliší pouze od dospělých, ale také od dětí. Zdá se tedy, že ventrální striatum hraje roli v úrovních vzrušení ^{82, 91} a pozitivní vliv ¹⁵ při získávání odměn, stejně jako náchylnost k hledání senzoru a riskování ^{16, 91}. Ještě důležitější je, že tato zjištění naznačují, že v období dospívání mohou být někteří jedinci náchylnější k riskantnímu chování v důsledku vývojových změn ve shodě s variabilitou predispozice daného jedince k riskantnímu chování, než k jednoduchým změnám impulsivity.

Vědeckou oblastí, které se věnuje méně pozornosti, je určování toho, jak kognitivní kontrola a motivační systémy vzájemně ovlivňují vývoj. Jak již bylo zmíněno, Ernst a jeho kolegové ^{35, 36} ukázalo, že příslib peněžní odměny usnadnil kognitivní kontrolní chování adolescentů více než u dospělých. Geier a kol. ¹⁷ nedávno identifikovali nervové substráty této kognitivní upregulace pomocí varianty antisakádové úlohy během funkčního zobrazování mozku. U adolescentů a dospělých experimenty, u nichž byly peníze v sázce, zrychlily výkon a usnadnily přesnost, ale tento účinek byl větší u adolescentů. Po narážce na to, že příští soud bude odměněn, vykazovali adolescenti přehnanou aktivaci ve ventrálním striatu při přípravě a následném provedení antisakády. U adolescentů v prefrontálních regionech podél precentrálního sulku byla pozorována přehnaná odpověď, která je důležitá pro kontrolu pohybů očí, což naznačuje, že v regulačních oblastech je také zvýšená regulace související s odměnami.

Odměny, jak je naznačeno výše, mohou zlepšit a omezit chování zaměřené na cíl. Pozorování, že adolescenti podstupují více rizik, když jsou při hazardních hrách přítomna chutná podněty, chybí (např. ³⁷). V nedávné zobrazovací studii ²⁰, Somerville a kol. identifikovali nervové substráty down-regulace kontrolních oblastí s chutnými narážkami. Somerville a kol. testovali účastníky dětí, adolescentů a dospělých, zatímco vykonávali úkol go nogo s chutnými společenskými narážkami (šťastné tváře) a neutrálními narážkami. Výkon úlohy na neutrální podněty vykazoval stálé zlepšování s věkem v tomto úkolu řízení impulzů. Avšak u pokusů, u nichž se jednotlivec musel bránit blížícím se přitažlivým narážkám, adolescenti neprokázali očekávané zlepšení závislé na věku. Tento pokles výkonu během dospívání byl paralelizován zvýšenou aktivitou ve striatu. Naopak aktivace v dolním čelním gyrusu byla spojena s celkovou přesností a ukázala lineární vzorec změny s věkem pro experimenty nogo versus go. Souhrnně tato zjištění naznačují přehnanou ventrální striatální reprezentaci apetitivních podnětů u adolescentů v nepřítomnosti zralé kognitivní kontrolní odpovědi.

Souhrnně tato data naznačují, že ačkoli dospívající jsou jako skupina považováni za rizikové ⁴¹, někteří adolescenti budou náchylnější k riskantnímu chování než jiní a vystavují je potenciálně většímu riziku negativních výsledků. Tato zjištění podtrhují důležitost zvažování individuální variability při zkoumání komplexních vztahů mozku a chování souvisejících s podstupováním rizika a impulzivitou v vývojových populacích. Dále tyto individuální a vývojové rozdíly mohou pomoci vysvětlit zranitelnost některých jedinců vůči riskování, které je spojeno s užíváním návykových látek a v konečném důsledku se závislostí ⁶⁴.

Užívání a zneužívání návykových látek u dospívajících

Dospívání znamená období zvýšeného experimentování s drogami a alkoholem ⁹², s alkoholem nejvíce zneužívaným nezákonnými látkami dospívajícími ^{11, 93, 94}. Včasné užívání těchto látek, jako je alkohol, je spolehlivým prediktorem pozdější závislosti a zneužívání ⁹⁵. Vzhledem k nárůstu závislosti na alkoholu mezi dospíváním a dospělostí, který je v jakékoli jiné vývojové fázi nevyrovnaný ⁹⁶, zaměřujeme se především na vybrané hodnocení jeho použití a zneužívání u dospívajících a motivačních vlastností.

Bylo prokázáno, že alkohol a další zneužívané látky, včetně kokainu a kanabinoidů, mají posilující vlastnosti. Tyto látky ovlivňují mezolimbický přenos dopaminu s akutními aktivacemi neuronů v frontolimbickém obvodu bohatém na dopamin, včetně ventrálního striata ^97-99. Jak navrhli Hardin a Ernst (2009) ⁹², použití těchto látek může zhoršit již zvýšenou odezvu ventrálního striata, což má za následek zvýšení nebo zesílení vyztužovacích vlastností léčiva. Robinson a Berridge ^{61, 63, 100} navrhli, že tyto drogy zneužívání mohou „unést“ systémy spojené s drogovými pobídkami, jako je ventrální striatum, a tak snížit regulaci prefrontálních kontrolních oblastí shora dolů.

Většina empirických prací na konzumaci alkoholu u dospívajících byla provedena u zvířat, vzhledem k etickým omezením při provádění takových studií na lidských adolescentech. Živočišné modely ethanolu také poskytují nejvíce důkazů o různých účincích alkoholu u dospívajících ve srovnání s dospělými a jsou v souladu s lidskými nálezy dospívajících, kteří mají relativní necitlivost na účinky ethanolu. Spear a kolegové prokázali, že dospívající krysy jsou vůči dospělým méně citlivé na sociální, motorické, sedativní, akutní stažení a „kocovinu“ etanolu ^101-103. Tato zjištění jsou významná v tom, že mnoho z těchto účinků slouží jako podněty k omezení příjmu u dospělých ¹¹. Podobně, když adolescenti nejsou citlivé na narážky, které mohou pomoci omezit jejich příjem alkoholu, mohou pozitivní vlivy alkoholu, jako je sociální facilitace, dále povzbudit konzumaci alkoholu. ¹⁰⁴. K nejrizikovějšímu chování lidí - včetně zneužívání alkoholu - dochází v sociálních situacích ²³, potenciálně nutí dospívající k většímu užívání alkoholu a drog, když toto chování jejich kolegové oceňují.

Jak se mozek mění s konzumací alkoholu a zneužíváním alkoholu v dospívání ve srovnání s dospělými? Zatímco adolescenti mohou být méně citliví na některé účinky alkoholu na chování, zdá se, že jsou citlivější na některé neurotoxické účinky ⁹⁴. Například fyziologické studie (např. ¹⁰⁵) ukazují větší inhibici synaptických potenciálů zprostředkovaných NMDA a dlouhodobou potenciaci v hippocampálních řezech u dospívajících než u dospělých. Opakovaná expozice intoxikačních dávek ethanolu také vede k vyšším deficitům paměti závislým na hippocampu ^{106, 107} a prodloužená expozice ethanolu byla spojena se zvýšenou velikostí dendritické páteře ¹⁰⁸. Tyto pozdější nálezy změn dendritické páteře naznačují úpravu mozkových obvodů, které mohou stabilizovat návykové chování ⁹⁴.

Údaje ze studií zobrazování mozku poskytují paralelní důkaz o neurotoxických účincích alkoholu na mozek u lidí. Řada studií zaznamenala ve srovnání se zdravými jedinci změnou strukturu a funkci mozku u dospívajících a mladých dospělých závislých na alkoholu nebo zneužívajících. Tyto studie ukazují menší frontální a hippocampální objemy, změněné mikrostruktury bílé hmoty a horší paměť ^109-113. Tyto studie navíc ukazují pozitivní asociace mezi objemy hippocampu a věkem prvního použití ¹⁰⁹ což naznačuje, že časná adolescence může být obdobím zvýšeného rizika neurotoxických účinků alkoholu. Doba trvání, která byla negativně korelována s objemem hippocampu, může tento účinek ještě zesílit.

V současné době pouze několik studií zkoumalo funkční mozkovou aktivitu u podnětů souvisejících s drogami nebo alkoholem (tj. Obrázky alkoholu) u dospívajících ¹¹⁴, i když se jedná o oblast budoucího výzkumu (viz ¹¹⁵). Studie vysoce rizikových populací (např. Rodinná závislost na alkoholu) naznačují, že před expozicí užívání drog jsou zjevná poškození frontálního fungování (např. ^{116, 117}) a může předpovídat pozdější použití látky ^{118, 119}. V rané behaviorální studii účinků alkoholu u 8 na 15 leté chlapce s nízkým a vysokým rodinným rizikem ¹²⁰, nejvýznamnější nález byl malý, pokud byly pozorovány změny chování nebo problém v testech intoxikace - a to i po podání dávek, které byly intoxikovány u dospělé populace. Tyto neurotoxické účinky spolu se zvýšenou citlivostí na motivační účinky alkoholu a důkazem horší prefrontální kontroly shora dolů patrné ještě před expozicí užívání drog ¹¹⁶ může stanovit dlouhodobý průběh zneužívání alkoholu a drog i po období dospívání ^{118, 119}.

Závěry

Popsané studie společně podporují pohled na vývoj mozku u dospívajících, který se vyznačuje napětím mezi časně se rozvíjejícími systémy „zdola nahoru“, které vyjadřují přehnanou reaktivitu na motivační podněty a později dozrávajícími „poznávacími“ regiony „shora dolů“. Tento systém „zdola nahoru“, který je spojen s chováním při vyhledávání a vnímání rizik, postupně ztrácí svoji konkurenční výhodu s postupným vznikem regulace „shora dolů“ (např. ^{2, 7, 15, 23, 64, 121-123}). Tato nerovnováha mezi těmito vyvíjejícími se systémy během dospívání může vést ke zvýšené zranitelnosti vůči rizikovému chování a ke zvýšené náchylnosti k motivačním vlastnostem zneužívajících látek.

Tento přehled poskytuje behaviorální, klinické a neurobiologické důkazy pro vývoj disociace těchto subkortiko-kortikových systémů. Údaje o chování z laboratorních úkolů a hodnocení autoreportu podávané dětem, dospívajícím a dospělým (např. ^{18, 20, 37, 42}) naznačují křivočarý vývoj hledání citů s maximálním skloněním zhruba mezi 13 a 17 roky, zatímco impulsivita klesá v průběhu lineárního vývoje od dětství do mladé dospělosti. Lidské zobrazovací studie ukazují vzorce aktivity v subkortikálních mozkových oblastech citlivých na odměnu (ventrální striatum), které paralelují s údaji o chování. Konkrétně vykazují křivočarý vzorec vývoje v těchto regionech a velikost jejich reakce je spojena s rizikovým chováním. Naproti tomu prefrontální oblasti, důležité při regulaci chování shora dolů, vykazují lineární vzorec vývoje, který je srovnatelný s těmi, které jsou vidět v behaviorálních studiích impulsivity. Navíc klinické poruchy s problémy s kontrolou impulsu vykazují menší prefrontální aktivitu, což dále spojuje neurobiologické substráty s fenotypovým konstruktem impulsivity.

Napětí mezi subkortikálními regiony v porovnání s prefrontálními kortikálními regiony během tohoto období může sloužit jako možný mechanismus pro pozorované zvýšené riskování, včetně užívání a zneužívání alkoholu a drog. Většina dospívajících užila alkohol ⁹³, ale to nemusí nutně vést ke zneužití. Jednotlivci s nižší regulací shora dolů mohou být obzvláště citliví na zneužívání alkoholu a návykových látek, jak to naznačují studie vysoce rizikových populací vykazujících zhoršení frontálního fungování před expozicí alkoholu a drog (např. ^{116, 117}). V kontextu našeho neurobiologického modelu dospívání by tito jedinci měli ještě větší nerovnováhu v kortiko-subkortikální kontrole. Tyto nálezy jsou také v souladu s klinickými nálezy u populací ADHD, které vykazují sníženou prefrontální aktivitu a mají čtyřikrát vyšší pravděpodobnost vzniku poruchy užívání návykových látek ve srovnání se zdravými kontrolami ¹²⁴. Tato nerovnováha v kortiko-subkortikální kontrole by byla dále umocněna necitlivostí adolescence na motorické a sedativní účinky alkoholu, které by jinak mohly pomoci omezit příjem, a pozitivními vlivy alkoholu na sociální usnadnění, které mohou dále povzbudit konzumaci alkoholu. ¹⁰⁴. Jak ukazuje Steinberg a jeho kolegové ^{23, 41}, nejrizikovější chování - včetně zneužívání alkoholu a návykových látek - se vyskytuje v sociálních situacích. Užívání alkoholu a drog tak mohou být podporovány a udržovány vrstevníky, když je toto chování hodnoceno.

Jednou z výzev v práci související se závislostí je vývoj biobehaviorálních markerů pro včasnou identifikaci rizika zneužívání návykových látek a / nebo pro hodnocení výsledků intervencí / léčby. Naše zjištění naznačují, že behaviorální výzvy, které vyžadují jak kognitivní kontrolu v přítomnosti lákavých předsudků, mohou být užitečnými potenciálními markery. Příkladem takových behaviorálních testů jsou hazardní hry s vysokým a nízkým rizikem nebo „horké“ a „studené“ podmínky popsané v tomto přehledu. ^{18, 37} nebo jednoduché úlohy řízení impulzů, které vyžadují potlačení reakce na přitažlivé / lákavé narážky ²⁰. Tyto úkoly připomínají zpoždění gratifikační úlohy vyvinuté Mischelem ¹²⁵. Ve skutečnosti, výkon na jednoduchých úkolech kontroly impulsu, jako jsou tyto u adolescentů a dospělých, byl spojen s jejich výkonem jako batolata na zpoždění gratifikační úlohy ^{28, 29}. Mischel a jeho kolegové prokázali vysokou úroveň stability a prediktivní hodnotu tohoto úkolu v pozdějším životě. V souvislosti se zneužíváním návykových látek ukázali, že schopnost oddálit potěšení jako batole předpověděla méně zneužívání návykových látek (např. Kokain) později v životě ¹²⁶. V naší současné práci začínáme používat kombinaci těchto úkolů k identifikaci nervových substrátů této schopnosti dále porozumět potenciálním rizikovým faktorům zneužívání návykových látek.

Souhrnně tyto údaje naznačují, že ačkoli dospívající jsou jako skupina považováni za rizikové ⁴¹, někteří adolescenti budou náchylnější k riskantnímu chování než jiní a vystavují je potenciálně většímu riziku negativních výsledků. V správných prostředích však může být riskování docela přizpůsobivé. Takže spíše než se snažit eliminovat chování dospívajících podstupujících riziko, které dosud nebylo úspěšným podnikem ²³, může být konstruktivnější strategií poskytnout přístup k riskantním a vzrušujícím činnostem (např. po školních programech s lezením na zeď) za kontrolovaného nastavení a omezit škodlivé příležitosti k riskování. Protože dospívající mozek je odrazem zkušeností, s těmito bezpečnými příležitostmi k riskování může teenager formovat dlouhodobé chování jemným vyladěním spojení mezi regulačními oblastmi shora dolů a jednotkami zdola nahoru se zralostí tohoto obvodu. Dalšími úspěšnými strategiemi jsou kognitivní behaviorální terapie, které se zaměřují na odmítavé dovednosti nebo kognitivní kontrolu, aby se snížilo rizikové chování ¹²⁷. Tato zjištění podtrhují důležitost zvažování individuální variability při zkoumání komplexních vztahů mozku a chování souvisejících s podstupováním rizika a impulzivitou v vývojových populacích. Dále tyto individuální a vývojové rozdíly mohou pomoci vysvětlit zranitelnost některých jedinců vůči podstupování rizik spojených s užíváním návykových látek a nakonec závislostí.

Poděkování

Reference