El papel de la pubertad en el cerebro adolescente en desarrollo (2010)

Resumen

INTRODUCCIÓN

La adolescencia es el período de maduración física, cognitiva y social entre la infancia y la edad adulta [Lerner and Steinberg, ²⁰⁰⁴; Sisk y Foster, ²⁰⁰⁴]. El comienzo de la adolescencia ocurre alrededor del inicio de la pubertad y, por lo tanto, está marcado por cambios dramáticos en los niveles hormonales y en la apariencia física (incluido el rápido crecimiento físico, los cambios en la estructura facial y la aparición de características sexuales secundarias). Durante el mismo intervalo, los adolescentes experimentan numerosos cambios en las influencias sociales, académicas y ambientales, y generalmente entran en una etapa de profunda transición psicológica. Se dice que el final de la adolescencia ocurre cuando un individuo ha alcanzado un rol adulto estable, momento en el cual la mayoría de las transiciones puberales habrán llegado a su fin, al menos en las naciones industrializadas [Choudhury, ²⁰¹⁰; Lerner y Steinberg, ²⁰⁰⁴]. A lo largo de la adolescencia, hay cambios en la estructura y función del cerebro. Los dimorfismos sexuales en muchos de estos cambios sugieren posibles relaciones con la pubertad.

Se sabe relativamente poco sobre la relación entre la pubertad y el desarrollo neuronal en los seres humanos. Sin embargo, una gran cantidad de evidencia de estudios en animales no humanos indica que los eventos hormonales de la pubertad ejercen profundos efectos sobre la maduración cerebral y el comportamiento [Cahill, ²⁰⁰⁶; Sisk y Foster, ²⁰⁰⁴; Lanza, ²⁰⁰⁰]. Estos cambios moldean las percepciones, las motivaciones y el repertorio de comportamiento de un individuo, lo que permite el comportamiento reproductivo y la independencia [Sato et al., ²⁰⁰⁸]. En los últimos años, un pequeño pero creciente número de estudios de neuroimagen y comportamiento humano, incluso en poblaciones con trastornos endocrinos, ha proporcionado evidencia tentativa de que las hormonas de la pubertad pueden influir en la estructura y función del cerebro humano en desarrollo.

PUBERTAD: EL PRINCIPIO DE LA ADOLESCENCIA

La adolescencia temprana se caracteriza por cambios en el cuerpo como resultado de la pubertad, que comprende tres eventos endocrinos: adrenarche, gonadarche y activación del eje de crecimiento [Dorn, ²⁰⁰⁶; Lanza, ²⁰⁰⁰]. La gonadarquia, que a menudo se considera una pubertad per se, es un proceso biológico que comienza con la activación del eje hipotálamo-pituitario-gonadal y termina con el logro de la competencia reproductiva. Este proceso generalmente comienza entre las edades de 8 y 14 en mujeres (edad promedio 11), y entre las edades 9 y 15 en hombres (edad media 12), en respuesta a la liberación pulsátil de la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) del hipotálamo, que estimula la producción hipofisaria de la hormona luteinizante (LH) y la hormona estimulante del folículo (FSH). La LH y la FSH activan cambios madurativos en las gónadas (ovarios o testículos), que responden alcanzando la capacidad reproductiva (produciendo gametos). Los ovarios y testículos que maduran también secretan los esteroides gonadales estrógeno y testosterona, respectivamente. Estos aumentos en los esteroides gonadales a su vez provocan cambios adicionales en los órganos reproductivos, y la aparición de características sexuales secundarias [Susman y Rogol, ²⁰⁰⁴].

El adrenache, o activación del eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal, a menudo comienza antes que la gonadarquia, generalmente entre las edades de seis y nueve años en las mujeres, y un año más tarde en los hombres [Dorn, ²⁰⁰⁶; Grumbach y Styne, 2003]. Los andrógenos suprarrenales (formas más débiles de la testosterona gonadal) comienzan a aumentar al comienzo de la adrenarquia y continúan aumentando hasta que alcanzan un máximo en los primeros 20 [Worthman y Stallings, ¹⁹⁹⁷]. Estos aumentos en los andrógenos suprarrenales contribuyen al desarrollo de características sexuales secundarias como el vello púbico y axilar y los cambios en las glándulas sudoríparas / olor corporal. Es posible que la adrenarquia también dé lugar a efectos de maduración que comienzan antes del período generalmente considerado como la adolescencia; sin embargo, estos efectos no se entienden bien [Dorn, ²⁰⁰⁶].

El tercer evento hormonal que ocurre durante la pubertad es la activación del eje de crecimiento, lo que resulta en una aceleración del crecimiento lineal alrededor de la edad 12 en las niñas y la edad 14 en los niños, así como cambios en el tamaño corporal y la composición [Marshall y Tanner, ^{1969, 1970}].

EFECTOS HORMONALES EN EL CEREBRO Y EL COMPORTAMIENTO

Las hormonas esteroides gonadales estrógeno y testosterona, así como sus contrapartes suprarrenales más débiles, influyen en la apariencia física del cuerpo. También afectan el cerebro y el comportamiento. Se supone que estos efectos se producen a través de dos procesos relativamente distintos: organización y activación [Schulz et al., ²⁰⁰⁹; Sisk y Foster, ²⁰⁰⁴]. Los efectos organizativos ocurren pre y perinatalmente, con las ondas de testosterona masculinizando y desmitificando los circuitos neurales en los hombres, y la ausencia de testosterona que resulta en un fenotipo neural femenino. Los efectos de activación ocurren en la pubertad, ya que las hormonas esteroides gonadales actúan en circuitos neuronales inactivos para provocar conductas reproductivas de adultos en contexto; una reciente modernización de esta dicotomía sugiere que los eventos hormonales de la pubertad también organizan circuitos neuronales para conductas sociales y reproductivas de adultos [Schulz et al., ²⁰⁰⁹; Sisk y Foster, ²⁰⁰⁴]. De hecho, según los hallazgos de estudios en animales no humanos, se sugiere que los eventos hormonales de la pubertad desencadenan un segundo período de reorganización estructural y plasticidad en el cerebro [Sisk y Foster, ²⁰⁰⁴]. En los seres humanos, sin embargo, hay muy poca comprensión de las relaciones específicas entre la pubertad y el desarrollo del cerebro adolescente.

Los estudios en animales indican que las hormonas esteroides sexuales ejercen tres efectos principales sobre el comportamiento en la pubertad, a través de estructuras cerebrales específicas. El primer efecto es la facilitación de conductas directamente reproductivas, que se producen principalmente a través del hipotálamo. El segundo efecto es a través de la reorganización de las regiones sensoriales y de asociación del cerebro, incluida la corteza visual [Nunez et al., ²⁰⁰²], amígdala e hipocampo [Hebbard et al., ²⁰⁰³; Romeo y Sisk, ²⁰⁰¹; véase también Shen et al., 2010]. Esto da lugar a asociaciones sensoriales alteradas, por ejemplo, al olfato o la vista de posibles parejas sexuales o competidores [Sisk y Foster, ²⁰⁰⁴], que puede facilitar algunos cambios de atención y motivación en la pubertad. El tercer efecto de las hormonas de la pubertad se produce a través de estructuras cerebrales relacionadas con la recompensa, como el núcleo accumbens y las vías dopaminérgicas a la corteza prefrontal. Estos efectos son necesarios para establecer una fuerte motivación para buscar oportunidades reproductivas. Por ejemplo, en el núcleo de roedores accumbens, los aumentos de la pubertad en los circuitos neuronales de remodelación de testosterona influyen en la motivación hacia conductas de búsqueda de recompensa, incluida la conducta sexual [Sato et al., ²⁰⁰⁸]. Es posible que las hormonas adrenarchel (DHEA y DHEAS) comiencen a ejercer efectos similares en el cerebro y el comportamiento antes de la aparición de la gonadarquia, pero estos efectos son poco conocidos. Claramente existe la necesidad de realizar más investigaciones que se centren en las primeras etapas de la pubertad / adrenarquia para avanzar en la comprensión de estos aspectos de la pubertad y el desarrollo y el comportamiento del cerebro adolescente [véase Dorn, ²⁰⁰⁶; Para discusión].

MEDICIÓN DE LA PUBLICIDAD EN ESTUDIOS DE DESARROLLO CEREBRAL ADOLESCENTE

Se sabe relativamente poco sobre los cambios específicos de la pubertad en el desarrollo del cerebro humano. Para mejorar la comprensión en estas áreas se requerirá una atención cuidadosa en dos niveles: conceptual y metodológicamente. Conceptualmente, esto requerirá el desarrollo y refinamiento de modelos de desarrollo cerebral en adolescentes que aborden aspectos específicos de la maduración puberal (p. Ej., Hormonas específicas) que estén vinculados causalmente a aspectos específicos de los cambios cerebrales y de comportamiento. Metodológicamente, requerirá estudios diseñados con la selección de muestras y medidas de pubertad que permitan probar estas hipótesis específicas. Debido a que la edad y la maduración puberal a menudo están correlacionadas (y la edad se mide fácilmente con gran precisión y validez, mientras que la pubertad a menudo se estima con medidas categóricas aproximadas que no son fácilmente validadas), hay una necesidad de estudios con diseños que explícitamente desenreden la pubertad y la edad. efectos (por ejemplo, el reclutamiento de muestras que tienen la misma edad y nivel de grado pero difieren en la maduración puberal, y luego se vuelven a estudiar longitudinalmente).

Estos objetivos plantean una serie de cuestiones relacionadas con la forma de medir aspectos específicos de la maduración puberal en estudios humanos. Para empezar, la pubertad no es un evento breve ni un fenómeno unitario, sino que comprende varios procesos distintos que se superponen temporalmente y se extienden durante varios años [Dorn, ²⁰⁰⁶]. Como se describió anteriormente, estos procesos incluyen la activación de los sistemas adrenal, gonadal y de hormona del crecimiento, y además una variedad de efectos directos e indirectos, desde el crecimiento acelerado hasta la autoimagen cambiante. La medida más adecuada de la pubertad dependerá, en parte, de la pregunta de investigación específica en cada estudio.

Una medida comúnmente utilizada de la pubertad es la etapa Tanner. La estadificación de Tanner clasifica a los individuos a lo largo de una escala de pubertad ordinal de 1 a 5, sobre la base del vello púbico y el desarrollo de los senos en las hembras, y del vello púbico y el desarrollo genital en los machos [Tanner, ¹⁹⁷¹; Tanner y Whitehouse, ¹⁹⁷⁶]. La estadificación de Tanner mediante examen físico debe ser realizada por un médico capacitado. Hay varias limitaciones para la puesta en escena de Tanner. La escala se desarrolló con referencia a un solo grupo étnico (puede haber diferencias interétnicas) y en una muestra relativamente pequeña de niños con 200. Las niñas con sobrepeso tienden a ser estadificadas incorrectamente, debido a la dependencia de la estadificación en el desarrollo de los senos, que puede ser sobreestimada erróneamente en un examen puramente visual. A pesar de estas limitaciones, la puesta en escena de Tanner ha sido históricamente considerada como el estándar de oro para la medición de la pubertad [Dorn, ²⁰⁰⁶].

A la luz de las preocupaciones mencionadas anteriormente, se podría esperar que la estadificación de Tanner mediante el examen físico podría complementarse de manera útil con análisis hormonales, ya que miden las hormonas suprarrenales y gonadales (o suprarrenales / liberadoras de gonadales) aguas arriba de sus efectos físicos externos. Los análisis hormonales pueden ser cada vez más útiles para medir la etapa puberal en el futuro; sin embargo, en este momento no está claro cómo se deben combinar las mediciones hormonales con (o usarse junto con) otras medidas, como las etapas de Tanner [consulte Shirtcliffe et al., ²⁰⁰⁹]. También hay otros problemas prácticos relacionados con las medidas hormonales, incluidos el costo, la carga del sujeto y el hecho de que los niveles de diferentes hormonas de la pubertad fluctúan en los ciclos mensual y circadiano. Se ha realizado poca investigación comparando los niveles de hormonas en diferentes muestras biológicas (saliva, sangre, orina) con estadios de Tanner evaluados por el médico [ver Dorn, ²⁰⁰⁶; Shirtcliffe et al., ²⁰⁰⁹], por lo que no está claro cuánto peso se debe dar a los niveles hormonales. A nivel conceptual, por ejemplo, algunos cambios neuroconductuales en la pubertad pueden ser el resultado directo del aumento de los niveles hormonales en sistemas neuronales específicos durante el desarrollo cerebral adolescente (y, por lo tanto, mejor cuantificados por medidas hormonales), mientras que otros cambios neuroconductuales pueden reflejar influencias más complejas (p. Ej. cambios en la experiencia social que están más directamente vinculados a los cambios físicos y los roles sociales, y mejor vinculados a las etapas de Tanner que cualquier cambio hormonal específico).

La estadificación de Tanner mediante examen físico realizada por un médico calificado puede plantear problemas prácticos relacionados con la conveniencia y conveniencia. A menudo, esto se logra mejor en el contexto de hacer un breve examen de "salud". Es decir, la estadificación de Tanner puede ser parte de un examen de salud física normal y, por lo tanto, no debe asociarse con ningún estigma o inquietud ética (más allá de una revisión de salud física normal). Sin embargo, el costo (tiempo del médico, sala especial y equipo para un examen físico y la explicación de los procedimientos al adolescente y la familia) puede hacer que esto sea poco práctico para muchos estudios de investigación. Por lo tanto, es valioso considerar formas alternativas de cuantificar la maduración puberal, como las evaluaciones mediante cuestionario de autoinforme. Un número relativamente grande de estudios ha evaluado la etapa Tanner autoevaluada (o clasificada por los padres) utilizando la Escala de Desarrollo de Petersen [PDS; Petersen et al. ¹⁹⁸⁸]. Este es un cuestionario que incluye elementos que evalúan el crecimiento del cabello, los cambios en la piel y el crecimiento acelerado, con elementos específicos para el sexo, como la menarquia y el desarrollo de los senos en las mujeres, y el crecimiento genital y el vello facial en los hombres. Como tal, el PDS mide un puntaje de pubertad compuesto que incluye los efectos de las hormonas suprarrenales y del crecimiento, así como las hormonas gonadales. Las correlaciones con el estado de Tanner evaluado por el médico no son especialmente altas: un estudio encontró correlaciones entre 0.61 y 0.67 en niñas de 11 a 13 años para el autoinforme PDS [Brooks-Gunn et al., ¹⁹⁸⁷; las correlaciones son aún más bajas para el PDS de informe de padres; ver Shirtcliffe et al. ²⁰⁰⁹]. Debe evaluarse la medida en que estas correlaciones relativamente bajas se deben a una autoevaluación inexacta, o a construcciones distintas, como los distintos efectos de las hormonas suprarrenales / crecimiento frente a las gonadales. El PDS se puede usar con precaución para estimar la etapa de Tanner cuando no es posible realizar un examen físico. Sin embargo, si la pregunta de investigación no se relaciona con los niveles hormonales y la etapa de Tanner, sino que se relaciona con la autoimagen y la autoconciencia, o la etapa de pubertad en relación con sus pares, se puede argumentar que el PDS es la medida más relevante [ver Dorn , ²⁰⁰⁶ Para discusión]. En resumen, los investigadores deben considerar ampliamente qué aspecto de la pubertad es más relevante para su pregunta de investigación y seleccionar sus medidas de pubertad (y el diseño general del estudio) en consecuencia.

EL DESARROLLO CEREBRAL Y ESTRUCTURAL DEL CEREBRO MEDIDO POR MRI

El advenimiento de las técnicas de imágenes cerebrales no invasivas, en particular las imágenes de resonancia magnética (MRI), ha permitido la investigación del desarrollo del cerebro humano vivo. Los cambios en el desarrollo que se han delineado utilizando la MRI incluyen alteraciones en la cantidad de materia gris y blanca, y cambios en la microestructura de la materia blanca.

EL PAPEL DE LA PUBLICIDAD EN EL DESARROLLO COGNITIVO

Solo un pequeño número de estudios de comportamiento empírico se han centrado en el efecto de la pubertad en un proceso cognitivo particular. Algunos de los primeros estudios se centraron en el procesamiento facial. Un estudio de Carey et al. El¹⁹⁸⁰] mostró que, si bien el rendimiento en una tarea de reconocimiento de identidad facial mejoró constantemente durante la primera década de la vida, esto fue seguido por una disminución en el rendimiento en aproximadamente la edad 12. Esta disminución puede deberse a la pubertad, en lugar de a la edad en sí misma, ya que un estudio posterior mostró que las mujeres en la pubertad media tuvieron peores resultados en las etapas anteriores o posteriores a la pubertad, cuando estos grupos se compararon para la edad. Más recientemente, se mostró evidencia de una "caída" puberal en el procesamiento de la emoción facial [McGivern et al., ²⁰⁰²]. En este estudio, los participantes masculinos y femeninos de edad 10 – 17 realizaron una tarea de coincidencia con la muestra en la que las caras que muestran expresiones emocionales se combinaron con palabras de emoción. Se mostró un aumento en el tiempo de reacción de alrededor de 10 – 20% a una edad que corresponde aproximadamente al inicio de la pubertad (edad 10 – 11 años en las mujeres, 11 – 12 en los hombres), que luego disminuyó durante la adolescencia para alcanzar niveles prepuberantes a la edad 16– 17. Sin embargo, este estudio no evaluó la etapa de pubertad. Estos resultados ahora deben replicarse, por ejemplo, con medidas hormonales más precisas de la pubertad y utilizando cohortes evaluadas longitudinalmente. Los estudios adicionales también deben investigar si estos resultados son específicos del procesamiento facial o si son un efecto más general del desarrollo cognitivo de los adolescentes.

EL PAPEL DE LA PUBLICIDAD EN EL DESARROLLO CEREBRAL FUNCIONAL MEDIDO POR LA RMN

Un número muy pequeño de estudios de neuroimagen funcional realizados hasta ahora han incluido medidas de pubertad. Sin embargo, una serie de estudios de RMN funcional para adultos y adolescentes (IRMf) muestran las diferencias de género en la actividad neuronal en una variedad de paradigmas cognitivos (una revisión completa de estos hallazgos está fuera del alcance de este artículo). Algunas diferencias de género pueden deberse a los efectos de la hormona sexual prenatal, a los efectos independientes de la pubertad de los genes codificados en los cromosomas sexuales o a los efectos ambientales específicos del género durante toda la vida. Sin embargo, algunos de estos efectos pueden atribuirse a la pubertad. Estos efectos podrían estar mediados por efectos en el acoplamiento neural-hemodinámico, a través de efectos organizativos o de activación en la sensibilidad neural, influencias en el procesamiento cognitivo, o a través de influencias indirectas de las transiciones de la pubertad en el procesamiento cognitivo a través de los estereotipos y la identidad. Se necesitan estudios adicionales para dilucidar estas posibles relaciones.

Se han realizado varios estudios de resonancia magnética funcional en poblaciones con trastornos endocrinos. Aunque los resultados son difíciles de interpretar con respecto a la pubertad y la adolescencia típicas (estas poblaciones son hormonalmente anormales antes del inicio de la pubertad), proporcionan pruebas convergentes de que los factores determinantes o correlacionados de la pubertad influyen en la actividad cerebral funcional. Por ejemplo, un estudio fMRI de Mueller et al. El²⁰⁰⁹] compararon la actividad cerebral durante una tarea de procesamiento de emociones faciales entre adolescentes varones con hiperandrogenismo familiar (causando un exceso de testosterona desde una edad temprana). En relación con los controles, el grupo con exceso de testosterona mostró una actividad hipocampal elevada durante el procesamiento del miedo, así como respuestas de comportamiento más rápidas a caras que muestran expresiones temerosas. En un estudio fMRI por Ernst et al. El²⁰⁰⁷], siete adolescentes varones y siete mujeres con hiperplasia suprarrenal congénita (que resulta en un exceso de testosterona en el útero) se compararon con los controles pareados por edad y género en una tarea similar de procesamiento de emociones faciales. En contraste con el estudio de Mueller et al., No se informaron diferencias grupales en el hipocampo. Sin embargo, en el grupo clínico femenino, hubo una mayor actividad de la amígdala durante el procesamiento del miedo y la ira, en relación con los controles femeninos. La mayor actividad de la amígdala en el grupo clínico femenino fue similar a la de los controles masculinos, lo que sugiere un efecto de mediación de la testosterona.

CONCLUSIÓN

La pubertad representa un período de profunda transición en términos de impulsos, emociones, motivaciones, psicología y vida social. La evidencia preliminar reciente de los estudios de desarrollo de MRI ha sugerido que la etapa de la pubertad podría desempeñar un papel importante en el desarrollo del cerebro adolescente, quizás más que en la edad cronológica. Se necesitan más estudios de comportamiento y de neuroimagen en los que se tomen medidas precisas y confiables de la pubertad, para aclarar cómo las hormonas de la pubertad influyen en el desarrollo de la estructura y función del cerebro. Claramente, hay un gran valor en lograr una mejor comprensión de las relaciones entre el cerebro, la cognición, el comportamiento y la pubertad. Sin embargo, estos objetivos requerirán avances conceptuales y metodológicos que se centren en la mejor manera de integrar diferentes medidas puberales en los estudios de desarrollo del cerebro adolescente y la maduración del comportamiento.

AGRADECIMIENTOS

Referencias