16 volumen, Diciembre 2015, Páginas 192 – 193
Neurociencia cognitiva del desarrollo
Uso de sustancias y el cerebro adolescente: impactos del desarrollo, intervenciones y resultados longitudinales
La adolescencia ha sido reconocida durante mucho tiempo como un momento de cambios dramáticos en el cuerpo y el comportamiento. Más recientemente, también se reconoce como una época de cambios dramáticos en el cerebro. Los avances en las tecnologías de neuroimagen han hecho que el conocimiento de la anatomía y fisiología del cerebro en desarrollo sea cada vez más accesible.
Varias iniciativas a gran escala que utilizan imágenes de resonancia magnética (IRM) para caracterizar la maduración cerebral en la salud y la enfermedad de los adolescentes, a menudo integradas con la genética y con medidas ambientales y de comportamiento progresivamente sofisticadas, están comenzando a proporcionar ideas sobre por qué la adolescencia es un momento de oportunidades y de vulnerabilidad. .
Durante la adolescencia, el cerebro no madura al volverse más y más grande. Madura al volverse más interconectado y más especializado.
La creciente interconexión, o comunicación entre regiones cerebrales dispares que comprenden una jerarquía de circuitos neuronales elaboradamente integrada, se demuestra a través de múltiples modalidades y niveles de investigación. Los estudios de potenciación a largo plazo indican la formación de conexiones sinápticas más fuertes durante la adolescencia. Los estudios que utilizan EEG muestran una mayor coherencia de la actividad eléctrica (el grado en que la actividad en un área se puede predecir a partir de la actividad en otra). De manera similar, los estudios de RMN que evalúan la oxigenación de la sangre también muestran una tendencia general hacia una mayor coactivación entre regiones espacialmente distintas. Y los estudios de resonancia magnética estructural encuentran aumentos en el volumen de materia blanca durante la adolescencia, lo que refleja mielinización y aumentos concomitantes en la velocidad de la comunicación neural.
La caracterización de cómo se interconectan las estructuras cerebrales se ha beneficiado enormemente de la aplicación de la teoría de grafos, una rama de las matemáticas que se usa para cuantificar la relación entre "nodos" y "bordes". Los nodos pueden ser cualquier objeto o entidad medible que va desde quarks hasta galaxias. . Ejemplos de nodos cerebrales pueden ser una neurona, una estructura como el hipocampo o una región como la corteza prefrontal. Los bordes pueden ser cualquier conexión entre los nodos, desde una conexión física como una sinapsis entre las neuronas o una correlación estadística, como cuando dos partes del cerebro se activan de manera similar en reposo o durante una tarea cognitiva determinada. Los enfoques de la teoría de grafos nos ayudan a cuantificar la relación entre la maduración de diferentes circuitos neuronales y cómo las diferencias en el tiempo de maduración pueden relacionarse con la variación en el comportamiento y la cognición.
Por ejemplo, se supone que un equilibrio cambiante entre las regiones límbicas de maduración más temprana, que experimentan cambios dramáticos durante la pubertad y las regiones prefrontales de maduración tardía, que continúan experimentando cambios sustanciales hasta la tercera década, subyace a muchos de los fenómenos observados de la adolescencia (Somerville et al., 2010).
La creciente especialización del cerebro adolescente se expresa indirectamente como una disminución en los volúmenes de materia gris durante la segunda década, aunque queda mucho trabajo por hacer para comprender los procesos moleculares y microscópicos que subyacen a la observación. El aumento de la mielinización, que puede cambiar la designación de un vóxel de IRM en el borde interno de la corteza de gris a blanco, explica parte de la “reducción” en el volumen de materia gris, pero la evidencia convergente de los estudios post mortem y los desajustes regionales específicos entre Las trayectorias de desarrollo de los volúmenes de materia gris y blanca sugieren que otros procesos también están contribuyendo. Se desconoce hasta qué punto la "poda" de las sinapsis contribuye a las reducciones de volumen de la materia gris. Esta es una pregunta importante que debe resolverse para arrojar luz sobre la noción simplificada de que la especialización está servida por el fenómeno de conexiones menos rápidas pero más firmes. Comprender los mecanismos es fundamental para orientar las intervenciones y refinar las hipótesis para futuras investigaciones.
Quizás el cambio más sorprendente del desarrollo del cerebro adolescente es el grado de cambio en sí mismo. Una característica clave del desarrollo del cerebro adolescente es la plasticidad, la capacidad del cerebro para cambiar en respuesta a las demandas del entorno. Se mantiene cierto grado de plasticidad a lo largo de la vida, pero en general hay un gradiente de desarrollo de disminución de la plasticidad a medida que la mielina libera proteínas como Nogo-A, MAG y OMgp que inhiben la brotación de los axones y la creación de nuevas sinapsis.Campos, 2008). Sin embargo, los humanos tienen un período excepcionalmente largo de alta plasticidad que nos permite ser notablemente adaptables a una amplia gama de condiciones. La plasticidad prolongada puede estar relacionada con la dependencia prolongada de los cuidadores como en todas las especies. Un período más largo de dependencia se asocia con un comportamiento social y alimentario más complejo. Al “mantener las opciones abiertas” en términos de especialización cerebral, los humanos pueden evaluar las demandas de su entorno particular y desarrollar las habilidades para sobrevivir. Los humanos pueden prosperar en todas partes, desde los fríos polos norte y sur hasta las islas cálidas en el ecuador. También nos hemos adaptado a los cambios culturales. Hace diez mil años, una breve cantidad de tiempo en términos evolutivos, pasamos gran parte de nuestro tiempo asegurando comida y refugio. Ahora, la mayoría de los seres humanos pueden obtener refugio y calorías con mucho menos tiempo y esfuerzo, que a través de factores epigenéticos u otros factores pueden estar relacionados con la pubertad más temprana y el mayor tamaño. En lugar de asegurar los alimentos, muchos de nosotros pasamos la mayor parte del tiempo interactuando con palabras o símbolos. Esta es una adaptación notable, dado que la lectura tiene solo 5000 años y no existió en gran parte de la historia de la humanidad.
El apoyo adicional para la ventaja de la plasticidad prolongada proviene de la observación de que nuestro último aumento en el tamaño del cerebro hace unos 500,000 hace años no se correlaciona con la dureza del clima sino con el grado de cambio climático. Esto contrasta con los neandertales, nuestros parientes genéticos cercanos. Las tasas de maduración se pueden evaluar a partir de dientes fosilizados de la misma manera que los anillos de los árboles se pueden usar para discernir las tasas de crecimiento de los árboles. La evidencia de los dientes de neandertal fosilizados indica que tenían una maduración mucho más rápida (Ramírez Rozzi y Bermúdez De Castro, 2004). Aunque los cerebros eran aproximadamente un 10% más grandes y podían sobrevivir en entornos difíciles, el uso de sus herramientas no cambió durante los años de 100,000. Carecían de la plasticidad adolescente y la adaptabilidad de los humanos.
La plasticidad cerebral del adolescente ha servido bien a nuestra especie, sin embargo, tiene un precio. Crea vulnerabilidades y oportunidades. Más de la mitad de todas las enfermedades mentales emergen durante la adolescencia. Uno de cada cinco adolescentes tiene una enfermedad mental que persistirá hasta la edad adulta. Es el momento pico para la aparición de trastornos de ansiedad, trastorno bipolar, depresión, trastornos de la alimentación y psicosis. También es el momento más común para el inicio del abuso de sustancias.
En esta edición especial de expertos en neurociencia cognitiva del desarrollo, los mejores expertos en el campo informan sobre las investigaciones de la neurobiología del abuso de sustancias en adolescentes. Los temas consistentes son las relaciones entre el inicio, la cantidad y el tipo de uso que se correlacionan con los cambios en la recompensa del cerebro, el control de los impulsos y los circuitos de toma de decisiones. Aunque los estudios representan los mejores esfuerzos realizados hasta la fecha, aún existen desafíos sustanciales para discernir la especificidad de los efectos, la dinámica de causa / efecto y los mecanismos.
A medida que el camino, los mecanismos y las influencias del desarrollo del cerebro adolescente se están dilucidando, hay más recursos y más investigadores están siendo atraídos al campo. La adolescencia se reconoce cada vez más como una etapa de desarrollo distinta con una biología distinta en lugar de una etapa intermedia entre la infancia y la edad adulta. Esta edición especial contiene hallazgos seminales de muchos de los investigadores destacados que exploran la interfaz entre la neurobiología del adolescente y la adicción.
La adolescencia es el momento pico de aparición de la mayoría de las enfermedades mentales, el momento de varias decisiones importantes en la vida que tienen consecuencias para toda la vida y un momento en el que la plasticidad del cerebro puede hacer que las intervenciones sean más efectivas. Sin embargo, la financiación para la investigación de adolescentes era hasta hace poco una pequeña fracción del presupuesto. Esto ha cambiado con el Estudio de Desarrollo Cognitivo Cerebral Adolescente (ABCD), una iniciativa longitudinal nacional que evaluará el impacto a corto y largo plazo del uso de sustancias en el desarrollo del cerebro. El proyecto reclutará a 10,000 jóvenes antes de que comiencen a consumir alcohol, marihuana, tabaco y otras drogas, y los seguirá durante 10 años hasta la edad adulta. El proyecto ABCD proporciona una plataforma fantástica para que los investigadores jóvenes o establecidos busquen interés en la neurobiología adolescente y puede servir como un catalizador para traer el apoyo y el talento que tanto necesitan al campo.
Referencias
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- Campos, 2008
- Campos RD
- La materia blanca en el aprendizaje, la cognición y los trastornos psiquiátricos.
- Trends Neurosci., 31 (7) (2008), pág. 361
- Artículo
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- Ramírez Rozzi y Bermúdez De Castro, 2004
- FV Ramírez Rozzi, JM Bermúdez De Castro
- Sorprendentemente rápido crecimiento en neandertales.
- Naturaleza, 428 (abril (6986)) (2004), pp. 936 – 939
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- Somerville et al., 2010
- LH Somerville, RM Jones, BJ Casey
- Un tiempo de cambio: el comportamiento y la relación neuronal de la sensibilidad de los adolescentes a las señales ambientales apetitivas y aversivas
- Brain Cogn., 72 (2010), pp. 124 – 133 http://dx.doi.org/10.1016/j.bandc.2009.07.003
- Artículo
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