Hum Brain Mapp. 2010 červen; 31(6): 926-933.
Abstraktní
Adolescence označuje období fyzického a psychického vývoje mezi dětstvím a dospělostí. Začátek adolescence je volně ukotven k nástupu puberty, což přináší dramatické změny hladin hormonů a řadu následných fyzických změn. Začátek puberty je také spojen s hlubokými změnami v pohonech, motivacích, psychologii a společenském životě; tyto změny pokračují po celou dobu dospívání. Roste počet neuroimagingových studií zaměřených na vývoj mozku, jak strukturálně, tak funkčně, během dospívání. Téměř všechny tyto studie definovaly vývoj podle chronologického věku, který ukazuje silnou - ale ne jednotnou - korelaci s pubertálním stádiem. Velmi málo studií neuroimagingu spojovalo vývoj mozku s pubertálním stádiem, a přesto existují předběžné důkazy, které naznačují, že puberta by mohla hrát důležitou roli v některých aspektech vývoje mozku a kognitivního vývoje. V tomto článku popisujeme tento výzkum a navrhujeme, aby v budoucnu vývojové neuroimagingové studie adolescence zohledňovaly roli puberty. Hum Brain Mapp, 2010. © 2010 Wiley-Liss, Inc.
ÚVOD
Adolescence je období fyzické, kognitivní a sociální maturace mezi dětstvím a dospělostí [Lerner a Steinberg, 2004; Sisk a Foster, 2004]. Začátek adolescence nastává kolem počátku puberty, a proto se vyznačuje dramatickými změnami hladin hormonů a fyzického vzhledu (včetně rychlého fyzického růstu, změn ve struktuře obličeje a výskytu sekundárních sexuálních charakteristik). Ve stejném intervalu zažívají adolescenti četné změny v sociálních, akademických a dalších vlivech prostředí a obvykle vstupují do fáze hlubokého psychologického přechodu. Konec dospívání se říká, že nastane, když jednotlivec dosáhne stabilní role pro dospělé, do této doby bude většina pubertálních přechodů dokončena, alespoň v industrializovaných zemích [Choudhury, 2010; Lerner a Steinberg, 2004]. Po celou dobu dospívání dochází ke změnám ve struktuře a funkci mozku. Sexuální dimorfismy v mnoha z těchto změn naznačují možné vztahy k pubertě.
Relativně málo je známo o vztahu mezi pubertou a nervovým vývojem u lidí. Velké množství důkazů ze studií na nelidských zvířatech však naznačuje, že hormonální události puberty mají výrazné účinky na maturaci a chování mozku [Cahill, 2006; Sisk a Foster, 2004; Kopí, 2000]. Tyto změny formují vnímání, motivace a behaviorální repertoár jedince, což umožňuje reprodukční chování a nezávislost [Sato et al., 2008]. V posledních letech poskytl malý, ale rostoucí počet studií o chování lidí a neuroimagingu, včetně populací s endokrinními poruchami, předběžný důkaz, že pubertální hormony mohou ovlivnit strukturu a funkci vyvíjejícího se lidského mozku.
PUBERTY: ZAČÁTEK ADOLESCENCE
Časná adolescence je charakterizována změnami v těle v důsledku puberty, která zahrnuje tři endokrinní příhody: adrenarche, gonadarche a aktivaci růstové osy [Dorn, 2006; Kopí, 2000]. Gonadarche, které je často považováno za pubertu samo o sobě, je biologický proces začínající aktivací osy hypothalamicko-hypofýza-gonadal a končící dosažením reprodukční kompetence. Tento proces obvykle začíná mezi věkem 8 a 14 let u žen (průměrný věk 11) a mezi věky 9 a 15 u mužů (průměrný věk 12), v reakci na pulsní uvolňování hormonu uvolňujícího gonadotropin (GnRH) z hypotalamu, který stimuluje hypofýzu luteinizačního hormonu (LH) a folikuly stimulujícího hormonu (FSH). LH a FSH aktivují maturační změny v pohlavních žlázách (vaječníky nebo varlata), které reagují dosažením reprodukční kapacity (produkcí gamet). Zrající vaječníky a varlata také vylučují gonadální steroidy estrogen a testosteron. Toto zvýšení gonadálních steroidů zase vede k dalším změnám v reprodukčních orgánech a výskytu sekundárních sexuálních charakteristik [Susman a Rogol, 2004].
Adrenache nebo aktivace hypotalamo-hypofyzární-nadledvinové osy, často začíná dříve než gonadarche, obvykle mezi šesti a devíti lety u žen a o rok později u mužů [Dorn, 2006; Grumbach a Styne, 2003]. Adrenální androgeny (slabší formy gonadálního testosteronu) začínají stoupat na začátku adrenarche a pokračují v růstu, dokud nedosáhnou vrcholu v časných 20ech [Worthman a Stallings, 1997]. Toto zvýšení adrenálních androgenů přispívá k rozvoji sekundárních sexuálních charakteristik, jako jsou axilární a ochlupení ochlupení a změny potních žláz / tělesného pachu. Je možné, že adrenarche vyvolává také maturační účinky, které začínají před obdobím obvykle považovaným za dospívání; tyto účinky však nejsou dobře známy [Dorn, 2006].
Třetí hormonální příhodou, která se vyskytuje během puberty, je aktivace růstové osy, která má za následek lineární růstový impulz kolem věku 12 u dívek a věku 14 u chlapců a také změny ve velikosti těla a složení [Marshall a Tanner, 1969, 1970].
HORMONÁLNÍ ÚČINKY NA BRAIN A POVAHA
Gonadální steroidní hormony estrogen a testosteron, jakož i jejich slabší protějšky nadledvin, ovlivňují fyzický vzhled těla. Ovlivňují také mozek a chování. Předpokládá se, že tyto účinky nastanou prostřednictvím dvou relativně odlišných procesů: organizace a aktivace [Schulz et al., 2009; Sisk a Foster, 2004]. Organizační účinky se vyskytují pre- a perinatálně, s vlnami testosteronu, které maskují a defeminizují nervové obvody u mužů, a absence testosteronu vede k ženskému nervovému fenotypu. Aktivační účinky se objevují v pubertě, protože hormony gonadálních steroidů působí na spící nervové obvody a vyvolávají reprodukční chování dospělých v kontextu; nedávná modernizace této dichotomie naznačuje, že hormonální události puberty také organizují nervové obvody pro sociální a reprodukční chování dospělých [Schulz et al., 2009; Sisk a Foster, 2004]. Ve skutečnosti se na základě zjištění ze studií na nelidských zvířatech navrhuje, aby hormonální události puberty vyvolaly druhé období strukturální reorganizace a plasticity v mozku [Sisk and Foster, 2004]. U lidí však existuje jen velmi malé porozumění specifickým vztahům mezi vývojem mozku v pubertě a adolescentem.
Studie na zvířatech naznačují, že pohlavní steroidní hormony mají tři hlavní účinky na chování v pubertě prostřednictvím specifických struktur mozku. Prvním účinkem je usnadnění přímého reprodukčního chování, ke kterému dochází hlavně prostřednictvím hypotalamu. Druhým účinkem je reorganizace senzorických a asociačních oblastí mozku, včetně vizuální kůry [Nunez et al., 2002], amygdala a hippocampus [Hebbard et al., 2003; Romeo a Sisk, 2001; viz také Shen a kol., 2010]. Výsledkem jsou změněné smyslové asociace, např. Vůně nebo zraku potenciálních sexuálních partnerů nebo konkurentů [Sisk and Foster, 2004], což může v pubertě usnadnit některé pozornostní a motivační změny. Třetí účinek pubertálních hormonů nastává prostřednictvím mozkových struktur souvisejících s odměnami, jako je nucleus accumbens, a dopaminergních cest k prefrontální kůře. Tyto účinky jsou nezbytné pro vytvoření silné motivace k hledání reprodukčních příležitostí. Například v jádru hlodavců narůstá pubertální nárůst v nervových obvodech testosteronu remodelovatelných, což ovlivňuje motivaci k chování zaměřenému na odměňování, včetně sexuálního chování [Sato et al., 2008]. Je možné, že adrenarchel hormony (DHEA a DHEAS) začínají uplatňovat podobné účinky na mozek a chování před nástupem gonadarche, ale tyto účinky jsou špatně pochopeny. Je zřejmé, že je zapotřebí více výzkumu zaměřeného na nejranější stádia puberty / adrenarche, aby bylo možné předem porozumět těmto aspektům vývoje a chování mozku puberty a adolescenta [viz Dorn, 2006; pro diskusi].
MĚŘENÍ PUBLIKACE VE STUDIÍCH DOLNÍHO ROZVOJE BRZDY
Relativně málo je známo o pubertě specifických změnách ve vývoji lidského mozku. Prohloubení porozumění v těchto oblastech bude vyžadovat pečlivou pozornost na dvou úrovních: koncepčně a metodicky. Z koncepčního hlediska to bude vyžadovat vývoj a zdokonalení modelů vývoje mozku dospívajících, které se zabývají specifickými aspekty dospívání (např. Specifické hormony), které jsou kauzálně spojeny se specifickými aspekty změn mozku a chování. Metodicky bude vyžadovat studie navržené s výběrem vzorků a míry puberty, které umožní testování těchto specifických hypotéz. Protože věk a pubertální zrání jsou často korelovány (a věk je snadno měřitelný s velkou přesností a validitou, zatímco puberta je často odhadována pomocí hrubých kategoriálních opatření, která nejsou snadno ověřitelná), existuje potřeba studií s návrhy, které výslovně rozdělují pubertu a věk účinky (např. nábor vzorků, které mají stejnou věkovou a třídní úroveň, ale liší se od dospívání a poté se podélně uklidňují).
Tyto cíle vyvolávají řadu otázek týkajících se toho, jak měřit specifické aspekty dospívání ve studiích na člověku. Pro začátek není puberta ani krátkou událostí, ani jednotným jevem, nýbrž zahrnuje několik různých, ale časově se překrývajících procesů, které trvají několik let [Dorn, 2006]. Jak bylo popsáno dříve, tyto procesy zahrnují aktivaci adrenálních, gonadálních a růstových hormonálních systémů a navíc celou řadu přímých a nepřímých účinků, od růstových pobídek po změnu sebevědomí. Nejvhodnější míra puberty bude proto částečně záviset na konkrétní výzkumné otázce v každé studii.
Běžně používaným měřítkem puberty je Tanner Stage. Tannerova inscenace rozděluje jednotlivce podle stupnice pořadové puberty od 1 do 5, na základě vývoje ochlupení a ochlupení u žen a ochlupení na ochlupení a pohlavních orgánech u mužů [Tanner, 1971; Tanner a Whitehouse, 1976]. Představení Tannera fyzickou zkouškou by mělo být provedeno vyškoleným lékařem. Tannerova inscenace má několik omezení. Měřítko bylo vyvinuto s odkazem na jednu etnickou skupinu (mohou existovat mezietnické rozdíly) a v relativně malém vzorku dětí 200. Děvčata s nadváhou budou mít tendenci být nesprávně představeni, protože se spoléhají na inscenaci na vývoji prsu, což lze při čistě vizuálním vyšetření mylně přehnaně odhadnout. Přes tato omezení byla Tannerova inscenace historicky považována za zlatý standard pro měření puberty [Dorn, 2006].
S ohledem na výše uvedené obavy by se dalo očekávat, že Tannerovo staging fyzikálním vyšetřením by mohlo být užitečně doplněno hormonálními testy, protože tyto měří adrenální a gonadální (nebo adrenální / uvolňující gonadální) hormony před jejich vnějšími fyzickými účinky. Hormonální testy mohou být v budoucnu stále užitečnější pro měření pubertální fáze; v současné době však není jasné, jak by se měla měření hormonů kombinovat (nebo používat ve spojení s) jinými opatřeními, jako jsou Tannerovy fáze [viz Shirtcliffe et al., 2009]. Existují také další praktické otázky týkající se hormonálních opatření, včetně nákladů, subjektivního zatížení a skutečnosti, že hladiny různých pubertálních hormonů kolísají v měsíčních a cirkadiánních cyklech. Byl proveden malý výzkum srovnávání hladin hormonů v různých biologických vzorcích (sliny, krev, moč) s klinicky hodnocenými Tannerovými stádii [viz Dorn, 2006; Shirtcliffe a kol., 2009], takže není jasné, jak velkou váhu by měly mít hormony. Například na koncepční úrovni mohou být některé neurobehaviorální změny v pubertě přímým důsledkem zvyšování hladin hormonů na specifických nervových systémech během dospívání mozku (a tedy nejlépe kvantifikovány pomocí hormonálních opatření), zatímco jiné neurobehaviorální změny mohou odrážet složitější vlivy (např. změny v sociálních zkušenostech, které jsou přímo spojeny s fyzickými změnami a sociálními rolemi a jsou lépe spojeny s Tannerovými stádii než jakákoli konkrétní změna hormonů).
Představení Tannera fyzikální prohlídkou kvalifikovaným lékařem může vyvolat praktické problémy týkající se vhodnosti a pohodlí. To se často nejlépe dosáhne v souvislosti s provedením krátké „zdravotní“ zkoušky. To znamená, že Tannerova inscenace může být součástí běžného vyšetření fyzického zdraví, a proto by neměla být spojena s žádnými stigma nebo etickými obavami (nad rámec běžné kontroly fyzického zdraví). Avšak náklady (čas lékaře, speciální místnost a vybavení pro fyzickou zkoušku a vysvětlování postupů pro adolescenta a rodinu) to mohou učinit nepraktickým pro mnoho výzkumných studií. Proto je užitečné zvážit alternativní způsoby kvantifikace pubertální maturace, například hodnocení pomocí dotazníku pro vlastní hlášení. Poměrně velký počet studií vyhodnotil Tannerovu etapu s vlastním hodnocením (nebo s rodičovským hodnocením) pomocí škály Petersen Development Scale [PDS; Petersen a kol., 1988]. Jedná se o dotazník, který zahrnuje položky hodnotící růst vlasů, změny kůže a růstový spurt, s položkami specifickými pro pohlaví, tj. Menarche a vývoj prsu u žen, a růst pohlavních orgánů a vlasy na obličeji u mužů. Proto PDS měří kompozitní skóre puberty, které zahrnuje účinky nadledvin a růstových hormonů, jakož i gonadálních hormonů. Korelace s klinicky hodnoceným Tannerovým stádiem nejsou zvlášť vysoké: jedna studie zjistila korelace mezi 0.61 a 0.67 u 11 - až 13-letých dívek pro self-report PDS [Brooks-Gunn et al., 1987; korelace jsou dokonce nižší u PDS s rodičovskou zprávou; viz Shirtcliffe et al. 2009]. Je třeba vyhodnotit, do jaké míry jsou tyto relativně nízké korelace způsobeny nepřesným autoevaluací nebo odlišnými konstrukty, jako jsou odlišné účinky hormonů nadledvinek / růst versus gonadální hormony. PDS lze s opatrností použít k odhadu Tannerovy fáze, pokud není možné fyzické vyšetření. Pokud se však výzkumná otázka netýká hormonálních hladin a Tannerova stadia, ale místo toho se týká sebevědomí a sebevědomí nebo fáze puberty ve vztahu k vrstevníkům, lze tvrdit, že PDS je nejdůležitějším opatřením [viz Dorn , 2006 pro diskusi]. Stručně řečeno, vědci by měli důkladně zvážit, který aspekt puberty je pro jejich výzkumnou otázku nejrelevantnější, a podle toho vybrat svá měřítka puberty (a celkový design studie).
PUBERTY A STRUKTURÁLNÍ ROZVOJ BRZDY MĚŘENÉ MRI
Nástup neinvazivních technik zobrazování mozku, zejména zobrazování magnetickou rezonancí (MRI), umožnil zkoumat vývoj živého lidského mozku. Vývojové změny, které byly vymezeny pomocí MRI, zahrnují změny v množství šedé a bílé hmoty a změny mikrostruktury bílé hmoty.
Vývoj šedé hmoty pro dospívající
Množství kortikální šedé hmoty (její hustota, objem a tloušťka) se mění během dětství a dospívání regionálně specifickým a převážně nelineárním způsobem [Giedd et al., 1999; Shaw a kol., 2008; Sowell a kol., 1999; Tamnes a kol., 2009; viz např. Blakemore, 2008 pro shrnutí]. Na velké části kortikálního povrchu se vývoj šedé hmoty přizpůsobuje vývojové trajektorii ve tvaru písmene U, zpočátku se zvětšoval objem během dětství, dosáhl vrcholu v dospívání a stabilně klesal do dospělosti. Šedá hmota se skládá z buněčných těl, dendritů a nemyelinovaných axonů neuronů, stejně jako gliových buněk a kapilár. Proto a na základě důkazů z histologických vzorků [např. Huttenlocher, 1979], bylo navrženo, že vývojová trajektorie objemu šedé hmoty ve tvaru obráceného U, pozorovaná v lidských MR skenech, je způsobena dendritickým růstem a synaptogenezí, následovanou synaptickým prořezáváním [např. Giedd et al., 1999]. Časný článek od Giedda a kol. [1999] ukázali tento vzor vývoje šedé hmoty ve tvaru U ve frontální, temporální a parietální kortikální laloku, ačkoli ne všechny následné studie poskytly jasnou replikaci tohoto vzorce (např. Shaw et al., 2008; Tamnes a kol., 2009). V Giedd et al. Dosáhly přední a parietální laloky maximálního objemu šedé hmoty ve věku 11 u dívek a 12 u chlapců, než podstoupily prodlouženou sekvenci ředění do dospělosti. Věk, ve kterém byly tyto vrcholy v objemu šedé hmoty pozorovány, odpovídá pohlavně dimorfním věkům nástupu gonadarche, což naznačuje možné interakce mezi hormony puberty a vývojem šedé hmoty. Jiné studie MRI ukázaly postupný výskyt sexuálních dimorfismů v pubertě, se zvýšením objemu amygdaly během puberty pouze u mužů a se zvýšením objemu hippocampu pouze u žen [Lenroot et al., 2007; Neufang a kol., 2009]. Je tedy možné, že neuroanatomický vývoj v určitých oblastech mozku je pevněji spojen s pubertou než v jiných oblastech mozku. V těchto studiích však nebyla získána žádná přímá měření puberty.
Role puberty v rozvoji šedé hmoty
V posledních letech řada adolescentních studií MRI podrobněji zkoumala vztahy mezi strukturálním vývojem mozku, pohlavím a pubertou. Studie adolescentní strukturní MRI od Peper et al. [2009b] prokázali pozitivní vztah mezi hladinami testosteronu a globální hustotou šedé hmoty u mužů (a nikoli u žen), zatímco ženy vykazovaly negativní asociaci mezi hladinami estradiolu a globální a regionální hustotou šedé hmoty. Zda se tyto rozdíly mezi muži a ženami mohou replikovat a zda jsou skutečně specifické pro danou oblast, je ještě třeba vidět. Jinde byly prokázány účinky pubertálních opatření na strukturální mozková opatření specifická pro region a pohlaví. Například Neufang a kol. [2009] zkoumali vztahy mezi objemem šedé hmoty, pohlavím a pubertálními opatřeními u účastníků ve věku 8 – 15. Pubertálními opatřeními byly Tannerovo stádium a koncentrace gonadotropních (LH, FSH) a gonadálních (testosteron, estrogen) hormonů v plazmě. Bez ohledu na pohlaví byl v amygdale pozitivní vztah mezi pubertálními opatřeními (Tannerovo stadium a testosteron) a objemem šedé hmoty a negativní vztah mezi těmito opatřeními a objemem hippocampu. Kromě toho došlo k genderově specifickým účinkům: ženy vykazovaly pozitivní vztah mezi hladinami estrogenu a limbické šedé hmoty a muži vykazovaly negativní vztah mezi testosteronovou a parietální kůrou šedou hmotou. Všechna tato zjištění jsou předběžná a vyžadují replikaci, ale představují důležitý první krok v této nové oblasti výzkumu.
Vývoj bílé hmoty pro dospívající
Mnoho studií MRI ukazuje stabilní lineární nárůst globálního objemu bílé hmoty mezi dětstvím a dospíváním, přičemž toto zvýšení zpomaluje a stabilizuje do dospělosti [Giedd et al., 1999; Tamnes a kol., 2009]. Toto zvýšení se liší mezi pohlavími v období adolescence, přičemž muži vykazují výrazně vyšší nárůst objemu bílé hmoty v závislosti na věku než ženy [např. Perrin et al., 2008, 2009]. Zvýšení objemu bílé hmoty bylo přičítáno progresivní axonální myelinaci související s věkem pozorované v histologických vzorcích [Benes et al., 1994; Yakovlev a Lecours, 1967] nebo alternativně ke zvýšení axonální ráže [Paus et al., 2008].
Kromě změn objemu bílé hmoty studie prokázaly současné změny mikrostruktury bílé hmoty. Frakční anizotropie (FA) je míra MRI, která popisuje rozsah, v jakém je difúze molekul vody v mozku anisotropická (není ve všech směrech stejná). Předpokládá se, že vysoké hodnoty FA uvedené ve studiích difuzního tenzorového zobrazování (DTI) -MRI odrážejí rostoucí organizaci traktů bílé hmoty v důsledku procesů včetně myelinizace. Studie soustavně ukazují nárůst FA během dospívání, například ve frontálních lalocích [Barnea-Goraly et al., 2005]. Dosud studie neprokázaly důkazy pro sexuálně dimorfní vývojové trajektorie FA.
Dalším měřítkem MRI, které bylo vývojově použito, je poměr přenosu myelinu [MTR: Perrin et al., 2008, 2009]. MTR poskytuje informace o makromolekulárním obsahu (např. Obsahu myelinu) tkáně bílé hmoty. Na rozdíl od FA existuje důkaz pro sexuálně dimorfní vývojové trajektorie MTR. Konkrétně bylo prokázáno, že MTR klesá s věkem v období dospívání pouze u mužů [Perrin et al., 2008, 2009]. Bylo navrženo, že tento pokles MTR odráží rostoucí axonální ráže, protože čím větší ráže, tím méně axonů se vejde do stejné jednotky zobrazovaného objemu, což povede k relativnímu snížení množství myelinu [Paus et al. , 2008]. Zůstávají otázky týkající se těchto zajímavých nálezů pomocí MTR: například, zda se tyto sexuální rozdíly objevují před nebo výhradně během dospívání.
Role puberty ve vývoji bílé hmoty
Trajektorie vývojové bílé hmoty se liší jako funkce pubertálních opatření. Jedna studie uvedla pozitivní vztah mezi koncentrací LH a hustotou bílé hmoty v devíti letech; tento vztah se nelišil mezi pohlavími [Peper et al., 2009a]. Ukázalo se však, že během dospívání se vývojové trajektorie objemu bílé hmoty a MTR liší mezi pohlavími. Nedávné studie Perrina a kol. [2008, 2009] zkoumali, zda tento rozdíl může být způsoben pubertálními hormony po LH. Perrin a kol. [2008] zkoumali vztah mezi hladinami exprese genu kódujícího androgen (testosteronový) receptor a vývojem bílé hmoty u mužů. Výsledky ukázaly, že rozptyl v trajektoriích vývoje bílé hmoty u mužů skutečně souvisí s hladinami genové exprese, což naznačuje, že účinky testosteronu mohou být zodpovědné za pohlavně dimorfní vztah mezi věkem a objemem bílé hmoty. V Perrin et al. [2009], byl předložen důkaz pro sexuální dimorfismus v mechanismu, který je základem adolescentního zvýšení objemu bílé hmoty.
Souhrnně lze říci, že řada studií prokázala, že gonadotropní a gonadální pubertální hormony ovlivňují strukturální vývoj mozku. Je třeba dále zkoumat mechanismy, které jsou základem specifičnosti regionu a pohlavního dimorfismu ve vztahu mezi pubertálními hormony a vývojem mozku. Konečně studie dosud nezkoumaly možné interakce mezi načasováním pubertálních událostí a strukturálním vývojem mozku; to je oblast pro budoucí vyšetřování.
ÚLOHA PUBLIKACE V KOGNITIVNÍM ROZVOJI
Pouze malý počet empirických behaviorálních studií se zaměřil na vliv puberty na konkrétní kognitivní proces. Některé z prvních studií se zaměřily na zpracování obličeje. Studie Carey et al. [1980] ukázali, že zatímco výkon v úloze rozpoznávání obličejové identity se během první dekády života neustále zlepšoval, následoval pokles výkonu přibližně ve věku 12. Tento pokles může být způsoben spíše pubertou než věkem per se, protože pozdější studie ukázala, že ženy v polovině puberty vykazovaly horší výsledky než ženy před nebo po narození, když byly tyto skupiny přiřazeny k věku. V poslední době byl prokázán pubertální „pokles“ ve zpracování obličejových emocí [McGivern et al., 2002]. V této studii účastníci mužského a ženského věku ve věku 10 – 17 prováděli úkol odpovídající vzorku, při kterém byly tváře vykazující emoční výrazy spojovány s emocionálními slovy. Ve věku odpovídající zhruba nástupu puberty (ve věku 10 – 20 let u žen, 10 – 11 u mužů) byl zaznamenán nárůst reakční doby kolem 11 – 12%, který pak během dospívání klesal na úroveň prepubertity ve věku 16– 17. Tato studie však neposuzovala fázi puberty. Tyto výsledky by nyní měly být replikovány například přesnějšími hormonálními měřeními puberty a pomocí dlouhodobě posuzovaných kohort. Další studie by také měly prozkoumat, zda jsou tyto výsledky specifické pro zpracování obličeje, nebo zda jsou doménovým kognitivním vývojem více doménami.
Vliv pohlavních hormonů na kognitivní funkce
Existují důkazy, že hormony mohou mít různé vlivy na chování během puberty než v dospělosti. Například model výzev asociací testosteronu a agresivity naznačuje, že zatímco hladiny testosteronu vzrůstají během puberty, agresivní chování nevykazuje žádný jednoduchý vztah s testosteronem během dospívání [Archer, 2006]. Spíše se objevují důkazy ze studií na lidském i nehumánním primátu, že testosteron zvyšuje motivaci k dosažení vyššího statusu, ale konkrétní účinky na chování jsou závislé na sociálním a vývojovém kontextu. Je důležité zdůraznit složitost těchto otázek - to znamená, že jsme ve velmi rané fázi integrace výzkumu na zvířatech (kde experimenty mohou být navrženy tak, aby objasnily specifické hormonální účinky na specifické nervové systémy) a lidských studií, abychom se zaměřili na důležité, ale komplexní otázky týkající se kognitivních, emocionálních a motivačních změn přímo souvisejících s pubertou [viz Dahl a Gunnar, 2009, pro další diskusi o některých klinických důsledcích a důsledcích pro veřejné zdraví].
Z výzkumu v této oblasti však vyplývá několik oblastí konvergence, které zdůrazňují slibné oblasti pokroku. Existuje například stále více důkazů, že změny ve vyhledávání adolescentů mohou zahrnovat některé změny specifické pro pubertu a mohou poskytnout nový pohled na riskování dospívajících. Hledání pocitů je jedním z vývojových přispěvatelů k rizikovému chování a je pravděpodobnější, že se objeví během dospívání než v jakémkoli jiném časovém období [např. Arnett a Balle-Jensen, 1993]. Zdá se, že tendence hledat senzace jsou pevněji spojeny s pubertou než s věkem [Spear, 2000]. Jedna z prvních studií, která prokázala specifickou souvislost mezi hledáním smyslů a pubertou, se zaměřila na dospívající v úzkém věkovém rozmezí 11 – 14. Chlapci a dívky s pokročilým pubertálním vývojem měli vyšší hodnocení vyhledávání pocitů a větší užívání drog [Martin et al., 2002]. Více nedávno, Steinberg a Monahan [2007] našli důkaz, že parsování senzace z širšího konstruktu impulsivity (což je někdy experimentálně zaměňováno s hledáním senzace) ukazuje obrácenou vývojovou trajektorii ve tvaru písmene U, vrcholící v době pubertálního zrání a významně spojenou s mírou puberty. u chlapců. Dahl a Gunnar [2009(pro další diskusi) uvedli širší škálu afektivních změn souvisejících s pubertou, například emoce v reakci na sociální situace.
Souhrnně lze říci, že zatím jen málo studií prozkoumalo souvislost mezi vývojem puberty a kognitivním vývojem a tato oblast bude zajímavým zaměřením pro budoucí výzkum.
ÚLOHA PUBLIKACE VE FUNKČNÍM ROZVOJI BRZDY MĚŘENÉ FMRI
Velmi malé množství dosud provedených funkčních studií neuroimagingu obsahovalo míry puberty. Řada studií dospělých a adolescentních funkčních MRI (fMRI) však ukazuje genderové rozdíly v nervové aktivitě v řadě kognitivních paradigmat (úplný přehled těchto nálezů je mimo rozsah tohoto článku). Některé rozdíly mezi pohlavími mohou být způsobeny účinky prenatálních pohlavních hormonů, účinky puberty nezávislých genů kódovaných na pohlavní chromozomy nebo vlivy životního prostředí specifických pro pohlaví během celého života. Některé z těchto účinků však lze přičíst pubertě. Tyto účinky by mohly být zprostředkovány účinky na nervově-hemodynamické spojení, prostřednictvím organizačních nebo aktivačních účinků na nervovou citlivost, vlivy na kognitivní zpracování nebo nepřímými vlivy pubertálních přechodů na kognitivní zpracování prostřednictvím stereotypů a identity. K objasnění těchto možných vztahů jsou zapotřebí další studie.
V populacích s endokrinními poruchami bylo provedeno několik studií fMRI. Ačkoli jsou výsledky obtížně interpretovatelné s ohledem na typickou pubertu a dospívání (tyto populace jsou hormonálně abnormální před nástupem puberty), poskytují konvergující důkazy, že determinanty nebo korelace puberty ovlivňují funkční mozkovou aktivitu. Například studie fMRI od Mueller et al. [2009] porovnávali mozkovou aktivitu během úkolu zpracování emocí obličeje mezi dospívajícími muži a familiárním hyperandrogenismem (způsobujícím přebytek testosteronu od raného věku). Ve srovnání s kontrolami vykazovala skupina s přebytkem testosteronu zvýšenou hippocampální aktivitu během zpracování strachu, jakož i rychlejší behaviorální reakce na tváře vykazující strachové výrazy. Ve studii fMRI Ernst et al. [2007], sedm mužů a sedm žen s vrozenou hyperplasií nadledvin (což vede k nadbytku testosteronu v děloze) byly porovnány s kontrolami podle věku a pohlaví v podobné úloze zpracování emocí obličeje. Na rozdíl od studie Mueller et al., Nebyly u hippocampu hlášeny žádné skupinové rozdíly. Avšak v klinické skupině žen byla zvýšená aktivita amygdaly během zpracování strachu a hněvu ve srovnání s kontrolními ženami. Zvýšená aktivita amygdaly v ženské klinické skupině byla podobná jako u mužských kontrol, což naznačuje zprostředkující účinek testosteronu.
ZÁVĚR
Puberta představuje období hlubokého přechodu, pokud jde o pohony, emoce, motivace, psychologii a společenský život. Nedávné předběžné důkazy z vývojových studií MRI naznačují, že fáze puberty by mohla hrát důležitou roli při vývoji mozku u dospívajících, snad více než v chronologickém věku. Jsou zapotřebí další behaviorální a neuroimagingové studie, ve kterých jsou přijímána přesná a spolehlivá měření puberty, aby bylo možné objasnit, jak pubertální hormony ovlivňují vývoj struktury a funkce mozku. Je zřejmé, že existuje velká hodnota pro dosažení lepšího porozumění vztahů mezi mozkem, kognitivním chováním, chováním a pubertou. Tyto cíle však budou vyžadovat koncepční a metodologický pokrok zaměřený na to, jak nejlépe integrovat různá pubertální opatření do vývojových studií dospívání mozku a chování.
Poděkování
SJB je výzkumný pracovník univerzity Royal Society University Research. SB byla financována z programu Wellcome Trust 4-roční PhD program v neurovědě na UCL.
REFERENCE
- Archer J. Testosteron a lidská agrese: vyhodnocení hypotézy provokace. Neurosci Biobehav Rev. 2006;30: 319-345. [PubMed]
- Arnett J, Balle-Jensen L. Kulturní základy rizikového chování: dánští adolescenti. Child Dev. 1993;64: 1842-1855. [PubMed]
- Barnea-Goraly N, Menon V, Eckert M, Tamm L, Bammer R, Karchemskiy A, Dant CC, Reiss AL. Vývoj bílé hmoty během dětství a adolescence: Průřezová difuzní tenzorová zobrazovací studie. Cereb Cortex. 2005;15: 1848-1854. [PubMed]
- Benes FM, Turtle M, Chán Y, Farol P. Myelinizace klíčové reléové zóny v hipokampální formaci se vyskytuje v lidském mozku v dětství, dospívání a dospělosti. Arch Gen Psychiatrie. 1994;51: 477-484. [PubMed]
- Blakemore SJ. Sociální mozek v dospívání. Nature Rev Neurosci. 2008;9: 267-277. [PubMed]
- Brooks-Gunn J, poslanec Warren, Rosso J, Gargiulo J. Platnost měřítek sebeposuzování pubertálního stavu dívek. Child Dev. 1987;58: 829-841. [PubMed]
- Cahill L. Proč sex záleží na neurovědě. Nat Rev Neurosci. 2006;7: 477-484. [PubMed]
- Carey S, Diamond R, Woods B. Vývoj rozpoznávání obličeje - maturační komponenta. Dev Psychol. 1980;16: 257-269.
- Choudhury S. Kultivování dospívajícího mozku: Co se může neurověda poučit z antropologie? Soc Cogn Affect Neurosci. 2010 [EPUB před tiskem]
- Dahl RE, Gunnar MR. Zvýšená citlivost na stres a emoční reaktivita během pubertální maturace: implikace pro psychopatologii. Dev Psychopathol. 2009;21: 1-6. [PubMed]
- Dorn LD. Měření puberty. J Adolesc Zdraví. 2006;39: 625-626. [PubMed]
- Ernst M, Maheu FS, Schroth E, Hardin J, Golan LG, Cameron J, Allen R, Holzer S, Nelson E, Pine DS, Merke DP. Funkce amygdaly u adolescentů s vrozenou adrenální hyperplazií: Model pro studium časných abnormalit steroidů. Neuropsychologia. 2007;45: 2104-2113. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Giedd JN, Blumenthal J, Jeffries NO, Castellanos FX, Liu H, Zijdenbos A, Paus T, Evans AC, Rapoport JL. Vývoj mozku během dětství a dospívání: Dlouhodobá studie MRI. Nat Neurosci. 1999;2: 861-863. [PubMed]
- Grumbach MM, Styne DM. Puberta: Ontogeneze, neuroendokrinologie, fyziologie a poruchy. In: Wilson JD, Foster DW, Kronenberg HM, Larsen PR, editoři. Williamsova učebnice endokrinologie. 9th ed. Philadelphia, PA: WB Saunders; 1998. str. 1509 – 1625.
- Hebbard PC, King RR, Malsbury CW, Harley CW. Dva organizační účinky pubertálního testosteronu u samců potkanů: přechodná sociální paměť a posun od LTP po tetanu v hippocampu CA1. Exp Neurol. 2003;182: 470-475. [PubMed]
- Huttenlocher PR. Synaptická hustota v lidské frontální kůře - vývojové změny a účinky stárnutí. Brain Res. 1979;163: 195-205. [PubMed]
- Lenroot RK, Gogtay N, Greenstein DK, Wells EM, Wallace GL, Clasen LS, Blumenthal JD, Lerch J, Zijdenbos AP, Evans AC, Thompson PM, Giedd JN. Sexuální dimorfismus vývojových trajektorií mozku během dětství a dospívání. NeuroImage. 2007;36: 1065-1073. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Lerner RM, Steinberg L, editoři. Příručka adolescentní psychologie. 2nd ed. RM Hoboken, NJ: Wiley; 2004.
- Marshall WA, Tanner JM. Variace ve struktuře pubertálních změn u dívek. Arch Dis Child. 1969;44: 291-303. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Marshall WA, Tanner JM. Variace ve struktuře pubertálních změn u chlapců. Arch Dis Child. 1970;45: 13-23. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Martin CA, Kelly TH, Rayens MK, Brogli BR, Brenzel A, Smith WJ, et al. Hledání dospívání, puberta a nikotin, alkohol a marihuana v dospívání. J Am Acad Child Adoles Psychiatr. 2002;41: 1495-1502.
- McGivern RF, Andersen J, Byrd D, Mutter KL, Reilly J. Kognitivní účinnost při porovnávání se vzorkem se při nástupu puberty u dětí snižuje. Brain Cogn. 2002;50: 73-89. [PubMed]
- Mueller SC, Mandell D, Leschek EW, Pine DS, Merke DP, Ernst M. Včasný hyperandrogenismus ovlivňuje vývoj hippocampální funkce: Předběžné důkazy z funkční studie magnetické rezonance u chlapců s familiární mužskou předčasnou pubertou. J Child Adolesc Psychopharmacol. 2009;19: 41-50. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Neufang S, Specht K, Hausmann M, Güntürkün O, Herpertz-Dahlmann B, Fink GR, Konrad K. Sexuální rozdíly a vliv steroidních hormonů na vyvíjející se lidský mozek. Mozková kůra. 2009;19: 464-473. [PubMed]
- Nunez JL, Huppenbauer CB, McAbee MD, Jurasaka JM, DonCarlos LL. Exprese androgenního receptoru ve vyvíjející se vizuální a prefrontální kůře samců a samic potkanů. J Neurobiol. 2003;56: 293-302. [PubMed]
- Paus T, Keshavan M, Giedd JN. Proč se během dospívání objevuje mnoho psychiatrických poruch? Nat Rev Neurosci. 2008;9: 947-957. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Perrin JS, Leonard G, Perron M, Pike GB, Pitiot A, Richer L, Veillette S, Pausova Z, Paus T. Růst bílé hmoty v mozku dospívajících: Role testosteronového a androgenního receptoru. J Neurosci. 2008;28: 9519-9524. [PubMed]
- Peper JS, Brouwer RM, Schnack HG, van Baal GC, van Leeuwen M, van den Berg SM, Delemarre-Van de Waal HA, Boomsma DI, Kahn RS, Hulshoff Pol HE. Sexuální steroidy a mozková struktura u pubertálních chlapců a dívek. Psychoneuroendokrinologie. 2009a;34: 332-342. [PubMed]
- Peper JS, Schnack HG, Brouwer RM, Van Baal GC, Pjetri E, Székely E, van Leeuwen M, van den Berg SM, Collins DL, Evans AC, Boomsma DI, Kahn RS, Hulshoff Pol HE. Dědičnost regionální a globální struktury mozku na začátku puberty: Studie zobrazování magnetickou rezonancí u dvojic dvojic 9. Hum Brain Mapp. 2009b;30: 2184-2196. [PubMed]
- Perrin JS, Leonard G, Perron M, Pike GB, Pitiot A, Richer L, Veillette S, Pausova Z, Paus T. Sexuální rozdíly v růstu bílé hmoty během dospívání. NeuroImage. 2009;45: 1055-1066. [PubMed]
- Petersen AC, Crockett L, Richards M, Boxer A. Měření vlastního stavu pubertálu podle vlastního hlášení: Spolehlivost, platnost a počáteční normy. J mládeže adolesc. 1988;17: 117-133.
- Romeo RD, Sisk CL. Pubertální a sezónní plasticita v amygdale. Brain Res. 2001;889: 71-77. [PubMed]
- Sato SM, Schulz KM, Sisk CL, Wood RI. Dospívající a androgeny, receptory a odměny. Horm Behav. 2008;53: 647-658. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Schulz KM, Molenda-Figueira HA, Sisk CL. Zpátky do budoucnosti: Organizačně-aktivační hypotéza přizpůsobená pubertě a dospívání. Horm Behav. 2009;55: 597-604. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Shaw P, Kabani NJ, Lerch JP, Eckstrand K, Lenroot R, Gogtay N, Greenstein D, Clasen L, Evans A, Rapoport JL, Giedd JN, Wise SP. Neurodevelopmentální trajektorie lidské mozkové kůry. J Neurosci. 2008;28: 3586-3594. [PubMed]
- Košile EA, Dahl RE, Pollak SD. Pubertální vývoj: Korespondence mezi hormonálním a fyzickým vývojem. Child Dev. 2009;80: 327-337. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Sisk CL, Foster DL. Neurální podstata puberty a dospívání. Nat Neurosci. 2004;7: 1040-1047. [PubMed]
- Sowell ER, Thompson PM, Holmes CJ, Jernigan TL, Toga AW. Důkaz in vivo pro post-adolescentní zrání mozku v frontálních a striatálních oblastech. Nat Neurosci. 1999;2: 859-861. [PubMed]
- Spear LP. Adolescentní mozkové a věkové behaviorální projevy. Neurosci Biobehav Rev. 2000;24: 417-463. [PubMed]
- Steinberg L, Monahan K. Věkové rozdíly v odolnosti vůči vzájemnému vlivu. Dev Psychol. 2007;43: 1531-1543. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Susman EJ, Rogol A. Puberta a psychologický vývoj. In: Lerner RM, Steinberg L, editoři. Příručka adolescentní psychologie. 2nd ed. Hoboken, NJ: Wiley; 2004. str. 15 – 44.
- Tamnes CK, Ostby Y, Fjell AM, Westlye LT, Due-Tønnessen P, Walhovd KB. Zrání mozku v adolescenci a mladé dospělosti: regionální změny související s věkem v tloušťce kortikálu a objemu bílé hmoty a mikrostruktuře. Cereb Cortex. 2010;20: 534-548. [PubMed]
- Tanner JM. Sekvence, tempo a individuální variace růstu a vývoje chlapců a dívek ve věku od dvanácti do šestnácti let. Daedalus. 1971;100: 907-930.
- Tanner JM, Whitehouse RH. Klinické podélné standardy pro výšku, hmotnost, výškovou rychlost, hmotnostní rychlost a stadia puberty. Arch Disease Childhood. 1976;51: 170-179. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
- Worthman CM, Stallings JF. Měření hormonů ve vzorcích krevních skvrn prstů prick: Nové metody pole pro reprodukční endokrinologii. Am J Phys Anthropol. 1997;104: 1-21. [PubMed]
- Yakovlev PI, Lecours AR. Myelogenetické cykly regionální maturace mozku. In: Minkowski A, editor. Regionální rozvoj mozku v raném životě. Oxford: Blackwell Scientific; 1967. str. 3 – 70.