allikas
Sackleri Arengupsühobioloogia Instituut, Weill Cornell Medical College, New York, NY 10065, USA. [meiliga kaitstud]
Abstraktne
EESMÄRK:
Nooruk on arenguperiood, millega kaasnevad olulised muutused alkoholi ja narkootikumidega seotud riskide võtmise käitumises ja katsetamises. Arusaamine sellest, kuidas aju sellel perioodil lapsepõlve ja täiskasvanuea jooksul muutub ja kuidas need muutused on üksikisikutel erinevad, on võtmetähtsusega, et ennustada ohtu, mis tekib hiljem ainete kuritarvitamise ja sõltuvuse osas.
MEETOD:
Selles ülevaates käsitletakse hiljutisi inimkujutisi ja loomatöid seoses noorukiea kujunemisega, mida iseloomustab pinge varakult arenevate “alt üles” süsteemide vahel, mis väljendavad liialdatud reaktiivsust motivatsioonistimulite suhtes ja hiljem küpsevad “ülalt alla” kognitiivsed kontrollpiirkonnad . Nende kahe süsteemi arengulise eraldamise kohta on teatatud käitumuslikest, kliinilistest ja neurobioloogilistest tõenditest. Kirjandust alkoholi mõju ja selle tasuvate omaduste kohta ajus käsitletakse nende kahe süsteemi kontekstis.
TULEMUSED:
Need uuringud näitavad kollektiivselt motiveeriva käitumise ja selle aluseks olevate subkortikaalsete aju piirkondade kõverjoonelist arengut, kusjuures tipptugevus on 13ist 17i aastateni. Vastupidi, ülalt-alla käitumise jaoks olulised prefrontaalsed piirkonnad näitavad lineaarset arengut noorte täiskasvanueas, mis on paralleelne impulsiivsuse käitumuslike uuringute puhul.
KOKKUVÕTE:
Nende arengusüsteemide pinged või ebavõrdsus noorukieas võib viia kognitiivsete kontrollprotsesside haavatavamalt stimuleerivale modulatsioonile ja suurenenud vastuvõtlikkusele alkoholi ja narkootikumide motiveerivatele omadustele. Sellisena võivad käitumisprobleemid, mis nõuavad kognitiivset kontrolli isuäriliste märkide ees, olla kasulikud bioloogilise käitumise markerid ennustamaks, millised teismelised võivad alkoholi ja aine sõltuvuse suurema ohu korral olla.
Copyright © 2010 Ameerika laste- ja noorukipsühhiaatriaakadeemia. Avaldaja Elsevier Inc. Kõik õigused reserveeritud.
Sissejuhatus
Nooruk on arengu üleminekuperiood, kui samaaegselt on palju muutusi, sealhulgas füüsiline küpsemine, iseseisvuse ajend, sotsiaalse ja vastastikuse suhtluse suurenemine ning aju areng 1-3. See arenguperiood on ka aeg, mida iseloomustab riskantse käitumise tõus, sealhulgas narkootikumide ja alkoholi katsetamine, kuritegevus ja kaitsmata seks. Nende riskantsete käitumiste närvisüsteemi mõistmine on võtmetähtsusega selleks, et teha kindlaks, millised teismelised võivad olla halbade tulemuste, näiteks ainete sõltuvuse ja kuritarvitamise ohus.
On oletatud mitmeid hüpoteese, miks noorukid võivad osaleda impulsiivses ja riskantses käitumises. Noorukuse traditsioonilised arvestused viitavad sellele, et see on arenguperiood, mis on seotud kognitiivse kontrolli võimekuse järk-järgult suurema tõhususega. Seda kognitiivse kontrolli efektiivsust kirjeldatakse sõltuvalt prefrontaalse koore küpsemisest, mida näitab kujutise kuvamine. 4-7 ja tapajärgsed uuringud8-10 näidata selle piirkonna jätkuvat struktuurset ja funktsionaalset arengut noortele täiskasvanutele.
Parem kognitiivne kontroll prefrontaalse koore arenguga on kooskõlas selle võime lineaarse suurenemisega lapsepõlvest täiskasvanueas. Kuid noorukieas täheldatud suboptimaalsed valikud ja tegevused kujutavad endast arengusuunda 11 see on unikaalne nii lapsepõlvest kui ka täiskasvanueast, mida tõendab riiklik statistika statistika keskus noorukite käitumise ja suremuse kohta 12. Kui kognitiivne kontroll ja ebaküpsed prefrontaalsed ajukoored olid aluseks suboptimaalsele valikukäitumisele, peaksid lapsed vaatama noorukitele tähelepanuväärselt sarnaseid või tõenäoliselt halvemaid, arvestades nende vähem arenenud prefrontaalset ajukooret ja kognitiivseid võimeid 2. Käesolevas ülevaates käsitletakse peamist küsimust, kuidas aju noorukieas muutub, mis võib selgitada riskantse ja impulsiivse käitumise muutusi. Lisaks anname näiteid selle kohta, kuidas alkoholi ja narkootikumide tarvitamine selle arenguperioodi jooksul võib neid muutusi veelgi süvendada ja võib põhjustada hilisemat kuritarvitamist ja sõltuvust.
Kognitiivsete ja neurobioloogiliste muutuste täpseks tabamiseks noorukieas tuleb seda perioodi käsitleda pigem üleminekuajana kui ühekordse hetkeseisuna. 3. Teisisõnu, selleks, et mõista seda arenguperioodi, on noorukieasse ja sealt väljumine vajalik selleks, et eristada selle perioodi erinevaid atribuute teiste arenguaegade suhtes. Seetõttu on empiirilised andmed, mis tuvastavad kognitiivsete ja närviprotsesside arengusuundi lapsepõlvest täiskasvanueani, nende üleminekute iseloomustamisel olulised, ja mis veelgi tähtsam, et piirata aju või käitumise muutusi noorukieas.
Teiseks, täiskasvanuea täpsed kujutised nõuavad selle perioodi fenotüüpilist iseloomustamist. Näiteks käitumuslikul tasandil iseloomustavad noorukid sageli impulsiivseid ja suuremaid riskide võtjaid, kes neid konstruktsioone kasutavad peaaegu sünonüümina. Kuid need konstruktid on erinevad ja selle eristamise hindamine on oluline nende arenguteede ja närvipõhiste aluste kirjeldamiseks. Pakume käitumuslikke, kliinilisi ja neurobioloogilisi tõendeid, mis viitavad sellele, et riskide võtmine on tihedamalt seotud tundlikkusega keskkonnaalaste stiimulite suhtes (sensatsiooniga otsimine), samas kui impulsiivsus on seotud halva ülalt alla kognitiivse kontrolliga.
Empiiriliste leidude teoreetiliseks põhjendamiseks pakume noorukieas usutavat neurobioloogilist mudelit ja soovitame, kuidas selle aja jooksul võib areng tuua kaasa alkoholi ja narkootikumide kuritarvitamise haavatavuse suurenemise. Selle läbivaatamise eesmärk ei ole noorukite psühhopatoloogiline analüüs, vaid pigem selgitada, miks mõned teismelised, kuid mitte teised, on aine kuritarvitamise suhtes haavatavad. Sellisena püüame tuvastada võimalikke bioloogilisi ja käitumuslikke markereid sekkumiste varajase tuvastamise ja tulemuste hindamise jaoks.
Noorukuse neurobioloogiline mudel
Noorte arengu neurobioloogiline mudel 2 mis põhineb näriliste mudelitel 13, 14 ja hiljutised noorukieas tehtud uuringud 6, 7, 15-20 on kujutatud Joonis 1. See mudel illustreerib seda, kuidas subkortikaalset ja prefrontaalset ülalt-alla kontrolli piirkonda tuleb vaadelda koos ahelana. Joonisel on kujutatud nende piirkondade signaalimiseks erinevaid arengusuundi, kusjuures limbilised projektsioonid arenevad varem kui prefrontaalsed kontrollpiirkonnad. Mudeli järgi on noorukit kalduv funktsionaalselt küpselt subkortikaalselt võrreldes nooremate nooremate kortikaarsete ahelatega (st süsteemide sõltumatuse tasakaalustamatusega) võrreldes lastega, kellele see frontolimbiline vooluring on ikka veel arenemas; ja võrreldes täiskasvanutega, kelle jaoks need süsteemid on täielikult küps. Arengu ja kogemuste abil tugevdatakse nende piirkondade vahelist funktsionaalset ühenduvust ja luuakse mehhanism subkortikaalsete süsteemide ülalt-alla moduleerimiseks 7. Seega võib see ahelas olla frontostriaalne skeem koos ühenduste funktsionaalse tugevdamisega, mis võib pakkuda mehhanismi, mis selgitab nii impulsiivsuse kui ka riskide võtmise muutusi, mis on täheldatud kogu arengus.
See mudel on kooskõlas eelnevate mudelitega 21-24 kuna see annab aluse mittelineaarsetele inflatsioonidele, mida täheldatakse lapsepõlvest kuni täiskasvanueani, kuna subkortikaalsete prognooside varasem küpsemine on võrreldes vähem küpsete ülalt alla suunatud prefrontaalsete väljaulatuvate osadega. Täpsemalt triaadiline mudel 21 teeb ettepaneku, et motiveeritud käitumisel on kolm erinevat närvikontuuri (lähenemine, vältimine ja regulatsioon). Lähenemise süsteemi kontrollib suuresti ventral striatum, amygdala vältimissüsteem ja lõpuks prefrontaalse koore reguleeriv süsteem. 25. Praegune mudel erineb suuresti teistest, sest see põhineb aju muutuste empiirilistel tõenditel mitte ainult üleminekul noorukieas täiskasvanueas, vaid üleminekust. sisse noorukieas lapsepõlvest ja hiljem väljaspool noorukieas täiskasvanueas. Veelgi enam, mudel ei viita sellele, et striatum ja amygdala on spetsiifilised lähenemise ja välditava käitumise suhtes, kuna viimased uuringud näitavad nende struktuuride valentsisõltumatust 26, aga pigem on süsteemid, mis on olulised motiveerivalt ja emotsionaalselt asjakohaste märkide tuvastamisel keskkonnas, mis võivad käitumist kallutada. Selles ülevaates kirjeldame kõige uuemaid tõendeid käitumis- ja inimkujutiste uuringutest noorukieas meie mudeli kontekstis, mis illustreerib üleminekut lapsepõlvest täiskasvanueas.
Noorukuse fenotüüpiline iseloomustus
Võime vastu kiusatusele pikaajaliste eesmärkide kasuks on kognitiivse kontrolli vorm. Selle võime kaotused on osutunud noorukite riskantse käitumise tuumaks 27. Kognitiivset kontrolli, mis hõlmab vastupanu kiusatusest või viivitamatut rahuldamist, on uuritud sotsiaalse, arengu- ja kognitiivse psühholoogia kontekstis. Arendavalt on seda võimet mõõdetud, hinnates, kui kaua saab väikelapse vastu seista vahetu tasu eest (nt küpsis) suuremate tasude eest (nt kaks küpsist) 28. Ehkki üksikisikud varieeruvad selle võime poolest isegi täiskasvanutena, näitavad arengu-uuringud arengu aknaid, kui inimene võib olla eriti vastuvõtlik kiusatustele. Seda võimet on kirjeldatud kui impulsi kontrolli vormi 29 ja see on mitmetahuline 30, 31, kuid seda saab operatiivselt määratleda kui võimet saavutada eesmärgipärast käitumist silmatorkavate, konkureerivate sisendite ja tegevuste ees 32.
Ajalooliselt on arengu-uuringud näidanud kognitiivse kontrolli suutlikkuse pidevat paranemist imikueas kuni täiskasvanueani 33. Seda tähelepanekut toetavad arvukad käitumuslikud tõendid, mis on saadud kontrollitud laboratoorsetes seadetes sisalduvatest eksperimentaalsetest paradigmadest, sealhulgas sellistest paradigmadest nagu Go-NoGo ülesanne, Simon ülesanne ja ülesannete vahetamise paradigmad, mis nõuavad osalejatelt ebaolulise vastuse tühistamist, et saavutada õige 32, 34. Kui aga on soodne vastuse andmine stiimulitega seotud märkidele, kannatab kognitiivne kontroll 20. See vähendatud kontroll on eriti ilmne noorukieas, kui seksuaalse ja narkootikumidega seotud käitumisviiside maksimaalne optimaalne valik 3, 11, 12, 14. Need tähelepanekud viitavad sellele, et kognitiivse kontrolli arengusuundad on keerulised ja neid saab moduleerida emotsionaalselt laetud või tugevdavate kontekstide (nt sotsiaalsete ja seksuaalsete interaktsioonide) abil, kus kognitiivse kontrolli nõudmised toimivad motiveerivate ajamite või protsessidega.
Motivatsioon võib kognitiivset kontrolli moduleerida vähemalt kahel viisil. Esiteks võib antud ülesande täitmise eest tasumine anda inimestele suurema töö ja lõpptulemusena parema tulemuse kui siis, kui seda ei maksta 17. Teiseks võib kontrolli teostamise võimet vaidlustada, kui see on vajalik mõtetele ja tegevustele isuäratud märkide suunas surumiseks 20. Hiljutised noorukite arengu uuringud on hakanud võrdlema kognitiivse kontrolli suutlikkust suhteliselt neutraalsetes ja motivatsioonikontekstides. Need uuringud viitavad muutustele tundlikkuses keskkonnaalaste vihjete suhtes, eriti tasuvuspõhistele arengutele erinevatel punktidel, ning viitavad motivatsiooni ainulaadsele mõjule kognitsiooni suhtes noorukitel.
Järgmises osas tõstame esile mõningaid viimaseid uuringuid selle kohta, kuidas noorukite käitumine on täiskasvanutega võrreldes emotsionaalselt laetud kontekstides erinev.
Näiteks Ernst ja kolleegid 35, 36 kontrollis antisadade ülesande täitmist lubadusega rahalise tasu eest, et mõningatel kohtuprotsessidel oleksid täpsed tulemused, kuid mitte teised. Tulemused näitasid, et tasu andmine, noorukite kognitiivse kontrolli käitumise soodustamine rohkem kui täiskasvanutel, mis on kordunud 17 ja hiljuti laiendatud sotsiaalsetele hüvedele (nt õnnelik nägu 20).
Kuigi eelmised näited annavad tütarlastele stiimulite puhul parema tulemuse, võivad tasud vähendada ka jõudlust, kui pärssitakse vastuseid hüvedele, mis toovad kaasa suure kasu. Näiteks kasutades hasartmängu ülesannet, milles tasu tagasiside anti otsustusprotsessis kohe („kuumad” uuringud, mis tõstsid ülesande esilekutsutud afektiivset erutumist) või kinni kuni otsuse tegemiseni („külm” tahtlik otsuste tegemine), Figner ja kolleegid 37 näitas, et noorukid on võrreldes täiskasvanutega teinud ebaproportsionaalselt suuremaid riske, kuid ainult "kuuma" seisundis. Kasutades sarnast ülesannet, Iowa hasartmängutöö, Cauffman ja kolleegid 38 on näidanud, et see tundlikkus preemiate ja stiimulite suhtes tõuseb noorukieas, kusjuures järjekordne kasv hilisest lapsepõlvest kuni noorukieas kaldub mängima soodsamate kaardipakkidega ja seejärel hilisemas noorukieas täiskasvanueas. Need leiud illustreerivad kõverjoonelist funktsiooni, mis on tipptasemel 13i ja 17i vahel ning seejärel väheneb 27. Kui eelnevad tulemused Iowa hasartmängu ülesande täitmisel on näidanud lineaarset jõudlust vanusega võrreldes 39need uuringud ei vaadanud vanust pidevalt ega uurinud ainult katseid, millel on soodsad kaardid.
Hiljutised uuringud on näidanud, et sotsiaalsed kontekstid, eriti eakaaslased, võivad olla ka motiveerivateks kihtideks ja võivad vähendada noorukite kognitiivset kontrolli. On näidatud, et nooruki eakaaslaste ainete kasutamine on otseselt proportsionaalne alkoholi või ebaseaduslike ainete kogusega, mida nooruk ise kasutab 40. Kasutades simuleeritud sõidutööd, Gardner ja kolleegid 41 on näidanud, et noorukid teevad eakaaslaste juures riskantsemaid otsuseid kui üksi ja need riskantsed otsused vähenevad lineaarselt vanusega 23, 40.
Kokkuvõttes näitavad need uuringud, et noorukite ajal on potentsiaalse tasu motiveerivad märgid eriti olulised ja võivad kaasa tuua parema tulemuslikkuse, kui seda pakutakse kui soodustavat või premeeritavat tulemust, vaid riskantsemaid valikuid või suboptimaalseid valikuid, kui neid antakse. Viimasel juhul võib motiveeriv kii vähendada tõhusat eesmärgipärast käitumist. Lisaks näitavad need uuringud, et tundlikkus palgakujunduse ja sensatsiooniga seotud käitumise suhtes erineb väga erineva arengumustri impulssist (vastavalt kõverjooneline funktsioon ja lineaarne funktsioon). See eristamine ilmneb veelgi Steinbergi jt hiljutises uuringus. 42 enesearuannete kasutamine sensatsiooniotsingu ja impulsiivsuse kohta. Nad uurisid, kas tihti 1000i ja 10i vanusevaheliste 30i üksikisikute vahel tekivad sageli tunduvalt otsivad ja impulsiivsed konstruktsioonid erinevatel ajakavadel. Tulemused näitasid, et erinevused sensatsiooniga otsides koos vanusega järgisid kõverjoonelist mustrit, mille puhul tundlikkuse otsimise piigid kasvasid 10i ja 15i aastate vahel ning langesid või püsisid stabiilsena. Seevastu impulsiivsuse vanuse erinevused järgisid lineaarset struktuuri, kusjuures impulsiivsus väheneb lineaarselt vanusega (vt. \ T Joonis 2 paneel A). Need leiud koos laboripõhiste tulemustega näitavad, et noorukitel on riskitundlikkuse suurenemine haavatavam, sest see võib olla tingitud suhteliselt suurematest kalduvustest, et otsida põnevust ja suhteliselt ebaküpset võimekust enesekontrolli jaoks, mis on sellel arenguperioodil tüüpilised. 42.
Noorukuse neurobioloogia
Nagu meie noorukiea mudelis märgitud, on kaks peamist kognitiivse ja motiveeriva käitumisega seotud piirkonda prefrontaalne ajukoor, mis on tuntud kognitiivse kontrolli jaoks 43 ja striatum kriitilise tähtsusega uudsete ja rahuldust pakkuvate märkide avastamisel ja õppimisel keskkonnas 44. Me toome esile hiljutised loomade ja inimeste pilditööd neurobioloogilistel muutustel, mis toetavad neid motiveerivaid ja kognitiivseid süsteeme kogu arengus seoses eelnevate käitumistulemustega, mis on seotud sensatsiooniga otsimise ja impulsiivsuse arenguga. Kasutame ülalt alla prefrontal piirkondade lineaarse arendamise eelnevalt kirjeldatud tasakaalustamatuse mudelit, võrreldes kõverjoonelise funktsiooniga alt-üles-striatsioonipiirkondade arendamiseks, mis on seotud keskmiste märkide leidmisega leidude leidmiseks. Võtmetähtsus on pigem ringkonnakohtu kui konkreetsete piirkondlike muutuste uurimise tähtsus, eriti frontostriatraalsetes ahelates, mis on eesmärgipärase käitumise erinevate vormide aluseks. See perspektiiv liigutab välja eemal uurimise viisist, kuidas iga piirkond eraldub eraldi sellest, kuidas nad võivad omavahel ühendatud ahelate kontekstis suhelda.
Loomade ja inimeste töö on näidanud, kuidas striatsi ja prefrontaalsed kortikaalsed piirkonnad kujundavad eesmärgipärast käitumist 7, 27, 37, 38, 44. Kasutades ühe ühikuga lindistusi ahvidel, Pasupathy & Miller 45 demonstreerinud, et kui tasuliste sündmuste kogumit paindlikult õpitakse, annab väga kiire tegevus striatumis aluspõhimõtete aluseks olevate assotsiatsioonide aluseks, samas kui hiljem kasutatakse rohkem deliberatiivseid prefrontaalseid mehhanisme, et säilitada käitumuslikke väljundeid, mis võivad optimeerida suurimaid kasumeid. kahjustuste uuringutes 46-48. Inimeste jaoks on laiendatud ka striatumi rolli preemiade ettenägematu varajase ajalise kodeerimise korral enne aktivatsiooni algust prefrontaalsetes piirkondades. 49. Need järeldused viitavad sellele, et piirkondade vaheliste koostoimete mõistmine (koos nende komponentide funktsioonidega); Frontostriaalse lülituse piires on noorukieas kognitiivse ja motiveeriva kontrolli mudeli väljatöötamisel väga oluline.
Frontostriaalsed ahelad läbivad noorukieas olulisel määral 50-53 eriti dopamiinisüsteemis. Dopamiini retseptorite D1 ja D2 tiheduse piigid striatumis esinevad noorukieas varakult, millele järgneb nende retseptorite kadumine noorte täiskasvanueas 54-56. Vastupidiselt sellele ei esine prefrontaalses ajukoores D1i ja D2 retseptori tiheduse piire enne hilisemat noorukit ja noorukit 57, 58. Sarnased arengumuutused on näidatud ka teistes tasustamisega seotud süsteemides, sealhulgas kanabinoidiretseptorites 59. Jääb ebaselgeks, kuidas muutused dopamiinisüsteemis võivad olla seotud motiveeritud käitumisega, sest jääb kahtluse alla, kas dopamiinisüsteemid moduleerivad tasu tundlikkust (nt. 60, 61) ja kas see on vähem aktiivsete või ülitundlike dopamiinisüsteemide tulemus (nt \ t 62, 63). Arvestades dopamiinirikastes vooluringides dramaatilisi muutusi noorukieas, on see tõenäoliselt seotud ka muutustega tundlikkuses lapsepõlvest või täiskasvanueast sõltuvatele hüvedele. 50, 64. Lisaks dopamiiniretseptorite olulistele muutustele esineb ka noorukieas dramaatilisi hormonaalseid muutusi, mis põhjustavad seksuaalset küpsust ja mõjutavad funktsionaalset aktiivsust frontostriaalsete ahelate puhul. 65üksikasjalik arutelu on käesoleva dokumendi reguleerimisalast väljapoole, vt 66, 67 selle teema kohta üksikasjalikud ülevaated.
Inimese pildiuuringud on hakanud toetama dopamiinirikastes frontostriaalskeemides kasutatavate ühenduste tugevdamist üle kogu arengu. Kasutades difusioonitensori kujutist ja funktsionaalset magnetresonantsi (fMRI), Casey ja kolleegid 68, 69 ja teised 70 on näidanud suuremat tugevust nende piiride distaalsetes ühendustes kogu arengu ulatuses ja on seotud sidumisvõimega prefrontaal- ja striatraatioonide vahel, mis on võimelised kognitiivset kontrolli tõhusalt kaasama tüüpiliselt ja ebatüüpiliselt arenevatesse inimestesse 68, 69. Need uuringud illustreerivad signaaliülekande tähtsust kortikostietriliste skeemide raames, mis toetavad võimet tõhusalt kognitiivse kontrolli teostamiseks.
Samuti on inimese funktsionaalsete neuropiltimise uuringute põhjal tõendeid selle kohta, kuidas subkortikaalsed süsteemid nagu striatum ja prefrontaalne ajukoor interakteeruvad, et tekitada noorukitel täheldatud riskantset käitumist 71. Suurem osa pildiuuringutest on keskendunud ühele või teistele piirkondadele, mis näitavad, et prefrontaalne ajukoor, mis arvatakse olevat seotud vanusega seotud kognitiivse kontrolli paranemisega 72-78 küpseb 4, 79, 80 samal ajal kui uudse- ja tasu manipuleerimise suhtes tundlikud striatali piirkonnad arenevad varem 74, 81. Mitmed rühmad on näidanud, et noorukid näitavad, et ventral striatum aktiveerub kõrgemal tasemel, eeldades ja / või saades kasu võrreldes täiskasvanutega 6, 15, 17, 18, kuid teised teatavad hüpoglükeemiast 82.
Üks esimesi uuringuid, mille käigus uuriti tasustamisega seotud protsesse kogu lapsepõlvest kuni täiskasvanuea arenguni, valmis Galvan ja kolleegid 6 6is 29i aastastele. Nad näitasid, et ventral striatali aktiveerimine oli tundlik rahalise tasu erineva suurusega 49 ja et see reaktsioon oli noorukieas laste ja noorukite puhul liialdatud 6 (Vt Joonis 3), mis näitab signaali suurenemist 6 või püsivam aktiveerimine 83. Erinevalt ventraalse striatumiga, orbitaalsete prefrontaalsete piirkondade puhul, näitasid need vanused pikaleveninud arengut (Joonis 2b).
Aga kuidas see signaaliülekande tõhustamine ventraalses striatumis on seotud käitumisega? Järgmises uuringus Galvan ja kolleegid 16 uurisid seost ventraalse striatumi aktiivsuse ja suurte rahaliste tasude vahel, mis olid seotud isiksuseomadustega, võttes riskide võtmise ja impulsiivsuse. 7i 29i aastaste vanuseproovis omandati riskantse käitumise anonüümsed hindamiskaalad, riskianalüüs ja impulsiivsus. Galvan et al. näitas positiivset seost vatsakese striaaltegevuse ja suure tasu vahel ning riskantse käitumise tõenäosust (vt. \ t Joonis 3) Need leiud on kooskõlas täiskasvanute kujutise uuringutega, mis näitavad ventraalse striataalset aktiivsust riskantsete valikutega 84, 85.
Van Leijenhorst ja tema kolleegid toetavad veelgi noorukite riskantse käitumise ja preemia tundlikkuse vahelist seost, mida indekseerib liialdatud ventraalne striataalne reaktsioon. 18 testis seda ühendust kasutades hasartmängu ülesannet. Ülesanne hõlmas madala riskitasemega hasartmänge, millel on suur tõenäosus saada väikese rahalise tasu ja kõrge riskiga mängud väiksema tõenäosusega saada suurem rahaline tasu. FMRI tulemused kinnitasid, et kõrge riskiga valikud olid seotud vatsakese striatali värbamisega, samal ajal kui madala riskiga valikud olid seotud ventraalse mediaalse prefrontaalse koore aktiveerimisega. Need leiud on kooskõlas hüpoteesiga, et noorukieas riskantne käitumine on seotud tasakaalustamatusega, mis on tingitud subkortikaalsete tasu ja prefrontaalsete regulatiivsete aju piirkondade erinevatest arengusuundadest, mis on kooskõlas meie noorukite neurobioloogilise mudeliga.
Kuigi Galvani uuringus näib olevat seos riskide võtmise käitumise ja ventraalse striatali aktiveerimise vahel 16 ventraalse striataalse aktiivsuse ja impulsiivsuse vahel ei leitud korrelatsiooni. Pigem korreleerusid impulsiivsuse hinnangud vanusega, mis on kooskõlas arvukate pildiuuringutega, mis näitavad lineaarset arengut koos vanusega prefrontaalses kortikaalses värbamises impulsi kontrolli ülesannete ajal 7, 75, 77 (ja vaata kommentaare 34, 86). Veelgi enam, hiljutised uuringud on näidanud, et tervete poiste proovis (7 – 17yrs) korreleeruvad impulsiivsuse hinnangud vastassuunas ventraalse mediaalse prefrontaalse koore mahuga. 87. Lõpuks näitavad kliiniliste populatsioonide uuringud, mida iseloomustavad impulssiprobleemid nagu ADHD, impulsi kontrolli halvenemist ja vähenenud aktiivsust prefrontaalsetes piirkondades võrreldes kontrollidega. 88, 89 kuid ei näita stiimulitele kõrgemaid vastuseid 90.
Need tulemused võimaldavad neurobioloogilist empiirilist tuge konstruktide dissotsiatsioonile, mis on seotud riskide võtmise ja tasuvuse tundlikkusega võrreldes impulsiivsusega, kusjuures esimene näitab kõverjoonelist mustrit ja viimane lineaarset mustrit (vt Joonis 2 B). Seega ei saa noorukite valikuid ja käitumist seletada ainult prefrontaalse ajukoorme impulsiivsuse või pikaajalise arenguga. Pigem tuleb arvestada motiveerivate subkortikaalsete piirkondadega, et selgitada, miks noorukite käitumine ei erine mitte ainult täiskasvanutest, vaid ka lastest. Seega näib, et ventral striatum mängib rolli põnevuse tasemel 82, 91 ja positiivne mõju 15 auhindade saamise ajal, samuti kalduvus aistinguteks ja riskide võtmiseks 16, 91. Veelgi olulisem on see, et need leiud viitavad sellele, et noorukitel võivad mõned inimesed olla arenenud muutustest tingitud riskantsemate käitumiste tõttu kalduvamad, kuna antud indiviidi eelsoodumus varieerub riskantses käitumises, mitte lihtsalt impulsiivsuse muutustes.
Vähem tähelepanu pälvinud teadusala määrab, kuidas kognitiivne kontroll ja motivatsioonisüsteemid arenemise käigus omavahel suhtlevad. Nagu eespool mainitud, Ernst ja kolleegid 35, 36 näitas, et rahalise tasu lubamine hõlbustas noorukite kognitiivse kontrolli käitumist rohkem kui täiskasvanutel. Geier et al. 17 hiljuti tuvastas selle kognitiivse ülesreguleerimise neuraalsed substraadid, kasutades funktsionaalse aju pildistamise ajal antisadade ülesande varianti. Noorukitel ja täiskasvanutel kiirendasid uuringud, mille puhul raha oli kaalul, kiirendanud jõudlust ja hõlbustas täpsust, kuid see efekt oli noorukitel suurem. Pärast seda, kui järgmine uuring oleks tasustatud, näitasid noorukid liialdatud aktivatsiooni vatsakehas, valmistades ette antisaktaadi ja hiljem seda rakendades. Tugevdatud vastust täheldati noorukitel prefrontaalsetes piirkondades piki eelprofiili, mis on oluline silmade liikumise kontrollimiseks, mis viitab ka tasustamisega seotud regulatsioonile kontrollpiirkondades.
Preemiad, nagu ülalpool välja pakutud, võivad suurendada ja vähendada eesmärgipärast käitumist. Tähelepanu, et noorukid võtavad rohkem riske, kui on olemas söögiisu märgid, võrreldes hasartmängutööde puudumisega, teeb selle punkti (nt. 37). Hiljutises pildiuuringus 20, Somerville jt. identifitseerisid kontrollpiirkondade nullreguleerimise närvisubstraadid isuäratavate märkidega. Somerville et al. testitud laps, nooruk ja täiskasvanud osalejad, kui nad tegid käivitusnupu ülesande, millel olid isuäratavad sotsiaalsed vihjed (õnnelikud näod) ja neutraalsed vihjed. Ülesande täitmine neutraalsete märkidega näitas, et see impulsside juhtimise ülesanne on vanusega võrreldes pidevalt paranenud. Siiski ei suutnud noorukid uuringutes, mille puhul isik pidi vastu astuma isuäratavatele märkidele, näitama oodatavat vanusest sõltuvat paranemist. See noorukieas langenud jõudlus oli paralleelselt suurenenud aktiivsusega striatumis. Vastupidi, aktiveerimine halvemas eesmises güüris oli seotud üldise täpsusega ja näitas lineaarset muutuse mustrit vanusega võrreldes vanemate uuringutega. Kokkuvõttes on need leiud seotud üleliigse ventraalse striataalse esindusega isuäratavates märkides noorukitel küpse kognitiivse kontrolli vastuse puudumisel.
Kokkuvõttes näitavad need andmed, et kuigi noorukid kui rühma peetakse riskide võtjateks 41mõned noorukid on riskantsemate käitumisviiside suhtes rohkem altid kui teised, asetades neile potentsiaalselt suurema negatiivsete tulemuste riski. Need leiud rõhutavad individuaalse varieeruvuse arvestamise tähtsust keerukate aju-käitumise suhete uurimisel, mis on seotud riskivõtmise ja impulsiivsusega arengupopulatsioonides. Lisaks võivad need individuaalsed ja arengulised erinevused aidata selgitada mõnede inimeste haavatavust riskide võtmisel, mis on seotud aine kasutamisega ja lõpuks sõltuvusega 64.
Aine kasutamine ja kuritarvitamine noorukitel
Noorukus on narkootikumide ja alkoholi katsetamise periood 92, kusjuures alkoholi kuritarvitatakse teismeliste poolt kõige rohkem ebaseaduslike ainetega 11, 93, 94. Nende ainete, nagu alkohol, varajane kasutamine on hilisema sõltuvuse ja kuritarvitamise usaldusväärne ennustaja 95. Arvestades alkoholi sõltuvuse suurenemist noorukieas ja täiskasvanueas, mis ei ole üheski teises arengujärgus võrreldav 96, keskendume peamiselt valitud ülevaatele selle kasutamise ja kuritarvitamise kohta noorukitel ja motiveerivatest omadustest.
Nii alkoholi kui ka teiste kuritarvitamise ainete, sealhulgas kokaiini ja kannabinoidide puhul on tõestatud, et neil on tugevdavad omadused. Need ained mõjutavad mesolimbilist dopamiini ülekannet koos dopamiinirikastes frontolimbilistes ahelates esinevate neuronite ägedate aktivatsioonidega, kaasa arvatud ventraalne striatum. 97-99. Nagu soovitas Hardin ja Ernst (2009) 92nende ainete kasutamine võib süvendada juba suurenenud ventraalse striatumi reaktsiooni, mille tulemuseks on ravimi tugevdusomaduste suurenemine või tugevdamine. Robinson ja Berridge 61, 63, 100 on öelnud, et need kuritarvitatavad ravimid võivad „röövida” narkootikumidega seotud stiimulitega seotud süsteemid, nagu ventral striatum, seega allapoole allapoole suunatud prefrontal kontrolli piirkonnad.
Enamik empiirilistest töödest alkoholi alkoholi tarvitamisel on tehtud loomadel, võttes arvesse eetilisi piiranguid selliste uuringute läbiviimisel inimeste noorukitel. Etanooli loommudelid annavad ka kõige rohkem tõendeid alkoholi erinevast mõjust noorukitele võrreldes täiskasvanutega ja on kooskõlas noorukite tulemustega, kellel on suhteline ebakindlus etanooli mõju suhtes. Spear ja kolleegid on näidanud, et täiskasvanud rottidel on täiskasvanutega võrreldes vähem tundlikud etanooli sotsiaalse, motoorse, rahustava, ägeda kõrvaldamise ja “kummitusmõjude” suhtes. 101-103. Need leiud on märkimisväärsed, kuna paljud neist mõjudest on märk, mis piirab täiskasvanute tarbimist 11. Samal ajal, kui noorukid ei ole tundlikud vihjete suhtes, mis võivad aidata piirata nende alkoholi tarbimist, võivad alkoholi positiivsed mõjud, nagu sotsiaalne hõlbustamine, veelgi soodustada alkoholi kasutamist 104. Kõige riskantsem käitumine inimestel, sealhulgas alkoholi kuritarvitamine, esineb sotsiaalsetes olukordades 23potentsiaalselt surudes noorukeid alkoholi ja narkootikumide suuremale kasutamisele, kui nende suhtumist hindavad nende eakaaslased.
Kuidas mõjutab aju alkoholi tarvitamisega ja noorukite väärkohtlemisega võrreldes täiskasvanutega? Kuna noorukid võivad olla mõnede alkoholi käitumuslike mõjude suhtes vähem tundlikud, tunduvad nad tundlikumad mõningate neurotoksiliste mõjude suhtes 94. Näiteks füsioloogilised uuringud (nt 105) näitavad suuremat etanooli poolt indutseeritud NMDA-vahendatud sünaptilise potentsiaali inhibeerimist ja pikaajalist potentseerumist hippokampuse viiludena noorukitel kui täiskasvanutel. Etanooli joovastavate annuste korduv kokkupuude tekitab ka suurema hüpokampuse sõltuva mälupuuduse 106, 107 ja pikaajaline kokkupuude etanooliga on seostatud suurenenud dendriitrakkude suurusega 108. Need viimased dendriitrakkude muutuste tulemused viitavad aju ahelate muutmisele, mis võivad stabiliseerida sõltuvust põhjustavat käitumist 94.
Aju kujutamise uuringute andmed annavad inimestele paralleelsed tõendid alkoholi neurotoksilisuse kohta ajus. Mitmed uuringud on teatanud muutunud aju struktuurist ja funktsioneerimisest alkoholist sõltuvatel või -kasvavatel noorukitel ja noortel täiskasvanutel võrreldes tervete isikutega. Need uuringud näitavad väiksemaid eesmise ja hipokampuse mahtu, muutunud valge aine mikrostruktuuri ja kehvemat mälu 109-113. Lisaks näitavad need uuringud positiivset seost hipokampuse mahu ja esmakordse kasutamise vanuse vahel 109 viitab sellele, et varane noorukieas võib olla alkoholi neurotoksilise toime suurenenud oht. Kestus, mis oli negatiivselt korrelatsioonis hipokampuse mahuga, võib seda toimet segada.
Praegu on ainult mõned uuringud uurinud noorukite uimastite või alkoholiga seotud stiimulite funktsionaalset aju aktiivsust (st alkoholi pilte) 114, kuigi see on tulevaste teadusuuringute valdkond (vt. \ t 115). Kõrge riskiga populatsioonide uuringud (nt alkoholisõltuvuse perekondlik koormus) näitavad, et enne narkootikumide tarvitamist on ilmnenud eesmise funktsiooni kahjustused (nt. 116, 117) ja saab ennustada hilisemat ainete kasutamist 118, 119. Kuid varajases käitumisuuringus, mis käsitles alkoholi mõju 8i vanadele ja madala perekondliku riskiga 15i aastastele poistele 120kõige olulisem järeldus oli vähe, kui täheldati käitumishäireid või probleeme mürgisuse testidega, isegi pärast seda, kui täheldati täiskasvanud populatsioonis mürgistavaid annuseid. Need neurotoksilised toimed koos suurenenud tundlikkusega alkoholi motivatsiooniefektidele ja tõendid vaesema ülaltpoole eelpingekontrolli kohta, mis ilmnesid isegi enne narkootikumide tarvitamist 116 võib luua pikaajalise alkoholi- ja narkootikumide kuritarvitamise kursi kaugemale noorukieas 118, 119.
Järeldused
Kirjeldatud uuringud toetavad koos noorte aju arengut, mida iseloomustavad pinged varakult tekkivate "alt-üles" süsteemide vahel, mis väljendavad liialdatud reaktiivsust motiveerivatele stiimulitele ja hiljem küpse "ülalt alla" kognitiivse kontrolli piirkondadele. See alt-üles süsteem, mis on seotud sensatsiooniga otsimise ja riskide võtmise käitumisega, kaotab järk-järgult „ülalt-alla” regulatsiooni (nt 2, 7, 15, 23, 64, 121-123). Selline ebaühtlus noorteeas nende arengusüsteemide vahel võib viia suurenenud haavatavusse riskide võtmise käitumise suhtes ja suurenenud vastuvõtlikkusele kuritarvitatavate ainete motivatsiooniliste omaduste suhtes.
Käesolevas ülevaates esitatakse käitumuslikud, kliinilised ja neurobioloogilised tõendid nende subortico-cortico süsteemide arendamiseks. Lastele, noorukitele ja täiskasvanutele (nt. 18, 20, 37, 42) soovitavad tundliku otstarbega kõverjoonelist arengut, mille tipptugevus on umbes 13i ja 17i aastate vahel, samas kui impulsiivsus väheneb kogu arengus lineaarselt alates lapsepõlvest kuni noorte täiskasvanuks saamiseni. Inimese pildiuuringud näitavad käitumismaterjalidega paralleelset tasu (ventral striatum) tundlike subkortikaalsete aju piirkondade aktiivsust. Täpsemalt näitavad need nendes piirkondades kõverjoonelist arengut ning nende vastuse ulatus on seotud riskide võtmise käitumisega. Vastupidi, prefrontaalsed piirkonnad, mis on ülalt-alla käitumise reguleerimisel olulised, näitavad lineaarset arengut, mis on paralleelne impulsiivsuse käitumuslike uuringute puhul. Veelgi enam, impulss-kontrollprobleemidega kliinilised häired näitavad vähem prefrontaalset aktiivsust, mis seob veelgi neurobioloogilisi substraate impulsiivsuse fenotüübilise konstruktsiooniga.
Pinged subkortikaalsete piirkondade vahel prefrontaalsete kortikaalsete piirkondade suhtes sel perioodil võivad olla võimalikuks mehhanismiks täheldatud kõrgendatud riskide võtmisel, sealhulgas alkoholi ja narkootikumide kasutamisel ja kuritarvitamisel. Enamik noorukitest on proovinud alkoholi 93, kuid see ei tähenda tingimata kuritarvitamist. Vähem ülalt-alla regulatsiooniga isikud võivad olla eriti vastuvõtlikud alkoholi ja ainete kuritarvitamise suhtes, nagu soovitasid uuringud kõrge riskiga patsientide kohta, kellel esineb enne alkoholi ja ravimit mõjutav kokkupuude eesmise toimega (nt. 116, 117). Meie noorukite neurobioloogilise mudeli kontekstis oleks neil indiviididel kortikoskulaarses kontrollis veelgi suurem tasakaalustamatus. Need leiud on samuti kooskõlas kliiniliste leidudega ADHD populatsioonides, kellel esineb vähenenud prefrontaalset aktiivsust ja on neli korda tõenäolisem, et tekitada aine kasutamishäire võrreldes tervete kontrollidega. 124. Seda ebakõla kortikoskulaarses kontrollis täiendaks veelgi noorukiea tundlikkus alkoholi motoorse ja sedatiivse toime suhtes, mis muidu võib aidata vähendada tarbimist ja alkoholi positiivset mõju sotsiaalsele hõlbustamisele, mis võib veelgi soodustada alkoholi tarvitamist. 104. Nagu on näidanud Steinberg ja kolleegid 23, 41kõige riskantsem käitumine, sealhulgas alkoholi ja ainete kuritarvitamine, esineb sotsiaalsetes olukordades. Seega, kui seda käitumist hinnatakse, võivad eakaaslased julgustada ja säilitada alkoholi ja narkootikumide kasutamist.
Sõltuvusega seotud töö üheks väljakutseks on bioloogilise käitumise markerite väljatöötamine, et tuvastada varakult ainete kuritarvitamise oht ja / või sekkumiste / ravi tulemuste hindamine. Meie tulemused näitavad, et kasulikud potentsiaalsed markerid võivad olla käitumisprobleemid, mis nõuavad nii kognitiivset kontrolli ahvatlevate isuäratud märkide juuresolekul. Selliste käitumisanalüüside näited hõlmavad kõrge ja madala riskiga hasartmänguülesandeid või käesolevas ülevaates kirjeldatud „kuuma“ ja „külma“ tingimusi 18, 37 või lihtsad impulsside juhtimise ülesanded, mis nõuavad vastuse vähendamist isuäratavale / ahvatlevale löögile 20. Need ülesanded meenutavad Mischeli välja töötatud hilinemist 125. Tegelikult on noorte ja täiskasvanute lihtsate impulssjuhtimisega seotud ülesannete, nagu need, täitmine seotud nende täitmisega väikelapsed rahuldustöö hilinemisega 28, 29. Mischel ja kolleegid on näidanud ülesande stabiilsust ja ennustavat väärtust hilisemas elus. Aine kuritarvitamist silmas pidades näitasid nad, et võime hilineda rõõmuga väikelapse, ennustas vähem elu (nt kokaiini) hiljem elus 126. Oleme oma praeguses töös kasutanud nende ülesannete kombinatsiooni selle võime neuronaalsete substraatide tuvastamiseks, et veelgi paremini mõista ainete kuritarvitamise võimalikke riskitegureid.
Kokkuvõttes näitavad need andmed, et kuigi noorukid kui rühma peetakse riskide võtjateks 41mõned noorukid on riskantsemate käitumisviiside suhtes rohkem altid kui teised, asetades neile potentsiaalselt suurema negatiivsete tulemuste riski. Siiski võib riskide võtmine olla õiges keskkonnas üsna kohanemisvõimeline. Niisiis, selle asemel, et püüda kõrvaldada noorukite riskikäitumist, mis pole siiani olnud edukas ettevõte 23konstruktiivsem strateegia võib olla juurdepääs riskantsetele ja põnevatele tegevustele (nt koolijärgsete programmide puhul, kus on uksega seina ronimine) kontrollitud tingimustes ja kahjulike riskide võtmise võimaluste piiramine. Kuna nooruki aju peegeldab kogemusi, suudab teismeline nende ohutute riskide võtmise võimalustega kujundada pikaajalist käitumist, kohandades ülalt-alla kontrolli piirkondade ja alt-üles ajamite vahelisi seoseid selle skeemi küpsusega. Teised edukad strateegiad on kognitiivsed käitumisteraapiad, mis keskenduvad keeldumisoskustele või kognitiivsele kontrollile, et vähendada riskantset käitumist 127. Tulemused kinnitavad individuaalse varieeruvuse arvestamise tähtsust keerukate aju-käitumise suhete uurimisel, mis on seotud riskivõtmise ja impulsiivsusega arengupopulatsioonides. Lisaks võivad need individuaalsed ja arengulised erinevused aidata selgitada mõnede inimeste haavatavust ainete kasutamisega seotud riskide võtmisel ja lõpuks sõltuvuses.
Tänusõnad
Seda tööd toetasid osaliselt NIDA R01 DA018879, NIDA pre-doktoriõppe stipendiumitoetus DA007274, Mortimer D. Sackleri perekond, Dewitt-Wallace'i fond ja Weill Cornelli meditsiinikolledži Citigroupi biomeditsiinikeskuse ja kujutise tuumik.