Dtsch Arztebl Int. Jun 2013; 110 (25): 425 – 431.
Abstract
Contexte
L'adolescence est la phase de la vie entre la fin de l'enfance et l'âge adulte. En règle générale, les adolescents recherchent la diversion, de nouvelles expériences et de fortes émotions, mettant parfois leur santé en péril. En Allemagne, par exemple, 62% des décès chez les personnes âgées de 15 à 20 sont dus à des traumatismes. Des explications neuroscientifiques ont été proposées pour le comportement typique d'un adolescent; Avec ces explications à l'esprit, on peut trouver des moyens appropriés de traiter les adolescents.
Method
Nous examinons de manière sélective les articles pertinents extraits de la base de données PubMed sur le développement structurel et fonctionnel du cerveau à l'adolescence.
Résultats
De nouvelles découvertes en psychologie du développement et en neurosciences révèlent qu'une réorganisation fondamentale du cerveau a lieu à l'adolescence. Dans le développement cérébral postnatal, la densité maximale de la substance grise est atteinte en premier dans le cortex sensorimoteur primaire, et le cortex préfrontal mûrit en dernier. Les régions cérébrales sous-corticales, en particulier le système limbique et le système de récompense, se développent plus tôt, ce qui crée un déséquilibre pendant l’adolescence entre les zones sous-corticales plus matures et les zones préfrontales moins matures. Cela peut expliquer les comportements typiques des adolescents, y compris la prise de risque.
Conclusion
La grande plasticité du cerveau adolescent permet aux influences environnementales d’exercer des effets particulièrement importants sur les circuits corticaux. Bien que cela rende possible le développement intellectuel et émotionnel, cela ouvre également la porte à des influences potentiellement néfastes.
L'adolescence est la phase de la vie entre la fin de l'enfance et l'âge adulte. C'est un moment non seulement de maturation physique, mais également de développement mental et émotionnel en un adulte indépendant et responsable. Les principales tâches de développement de l'adolescence comprennent l'établissement et le développement de relations intimes et le développement de l'identité, des perspectives d'avenir, de l'indépendance, de la confiance en soi, de la maîtrise de soi et des aptitudes sociales (1).
Comportement de risque accru
De nombreux adolescents et jeunes adultes sont enclins à prendre des risques et aiment avoir des émotions extrêmes (2, 3). Les statistiques montrent que les comportements à risque à l’adolescence sont liés à un risque élevé pour la santé (4). En Allemagne, par exemple, 62% des décès chez les personnes âgées de 15 à 20 sont dus à des traumatismes. Les causes de décès les plus courantes sont les accidents de la route, d’autres accidents, la violence et l’automutilation (5). La mortalité élevée est attribuable à la conduite en état d'ébriété, à la conduite sans ceinture de sécurité, au port d'armes, à la toxicomanie et aux rapports sexuels non protégés (4).
Garçons et filles en comparaison
Comme on peut le voir dans lampe de table, les garçons et les filles ont des comportements à risque à des fréquences similaires. Au cours des dernières années, par exemple, la prévalence du tabagisme chez les garçons et les filles est devenue presque égale, bien que des différences qualitatives subsistent: les garçons fument plus de cigarettes, et ils fument également des produits du tabac «plus durs» tels que les cigares, le tabac noir et cigarettes non filtrées. Les garçons et les filles boivent également différentes boissons alcoolisées: les garçons ont tendance à boire de la bière et de l'alcool fort, tandis que les filles boivent du vin, du vin mousseux, etc. Les garçons boivent de l'alcool plus fréquemment et en plus grande quantité. Ils consomment également des drogues illégales plus souvent que les filles. Les garçons sont plus exposés aux accidents et prennent plus de risques en conduisant. Les filles, en revanche, sont plus susceptibles d'adopter un comportement mettant en danger la santé dans le domaine de la nutrition (par exemple, régime amaigrissant, troubles de l'alimentation).
Method
Cette revue concerne de nouvelles connaissances neurobiologiques sur le comportement typique des adolescents et leurs implications sur les meilleures façons de traiter les adolescents. Nous avons étudié ces problèmes en effectuant une recherche sélective dans les catalogues de bibliothèques allemandes, dans la base de données PubMed, en utilisant les termes de recherche «adolescence / puberté», «cerveau / neurones» et «développement». Les publications citées ont également été prises en compte. Une attention particulière a été accordée aux études de neuro-imagerie humaine.
Contexte
Il y a quelques années à peine, la psychologie du développement et les neurosciences reposaient sur l'hypothèse générale selon laquelle les principaux changements dans l'architecture et le fonctionnement du cerveau se limitaient à la période prénatale et aux cinq ou six premières années de la vie. (Pour un aperçu historique, voir [6].) Entre-temps, toutefois, de nouvelles découvertes scientifiques ont obligé à revoir cette hypothèse.
Des études longitudinales à grande échelle ont montré qu'une réorganisation fondamentale du cerveau se produit pendant l'adolescence (7). De nombreuses synapses sont éliminées (8) alors que, parallèlement, la substance blanche augmente (9, 10), et les systèmes de neurotransmetteurs ont également changé (11, e1, e2). Ainsi, les processus de maturation anatomique et physiologique de l'adolescence sont beaucoup plus dynamiques qu'on ne le pensait à l'origine. On peut en conclure qu'une réorganisation des circuits corticaux a lieu à l'adolescence et se traduit par des modifications du fonctionnement cognitif et de la régulation des affections typiques de cette période de la vie (12).
Fait intéressant, ce schéma de développement du cerveau humain diffère de celui des primates non humains. Bien que, par exemple, les singes rhésus et les chimpanzés (comme les êtres humains) naissent avec un cerveau immature, toutes les zones cérébrales corticales des macaques mûrissent au même rythme (13). Chez l'homme, des études d'autopsie ont montré que la synaptogenèse atteignait un maximum dans les cortex visuels et auditifs quelques mois après la naissance, tandis que les synapses se forment beaucoup plus lentement dans le cortex préfrontal. Ainsi, au cours de l'évolution humaine, on est passé d'un modèle de développement cortical synchrone à un système hétérochrone (8). Ce processus de développement prolongé facilite vraisemblablement le développement de compétences spécifiquement humaines, en particulier celles acquises en s’intégrant à un environnement socioculturel très stimulant, par exemple, par la scolarisation, la musique, la communication verbale et les interactions sociales (14) (Figure 1).
La compréhension actuelle du développement du cerveau à l'adolescence
Structure du cerveau
Le cerveau est complètement développé assez rapidement après la naissance, en ce sens que le cortex cérébral atteint rapidement son volume maximal. Néanmoins, d'importants processus de maturation structurelle continuent de se produire à l'adolescence, comme l'ont montré des études d'imagerie structurelle (15, e3- e5). Pour ainsi dire, dans le cerveau, la matière grise mûrit de l'arrière vers l'avant: la densité maximale de la substance grise est atteinte en premier dans le cortex sensorimoteur primaire et en dernier dans les zones d'association supérieures telles que le cortex préfrontal dorsolatéral, le gyrus pariétal inférieur et le gyrus temporal supérieur. Cela signifie en particulier que les zones du cerveau telles que le cortex préfrontal - qui alimentent des fonctions cognitives supérieures telles que le contrôle du comportement, la planification et l’évaluation du risque de décision - mûrissent plus tard que les zones corticales associées aux tâches sensorielles et motrices (16) (Figure 2).
Les résultats de l'autopsie suggèrent que ces modifications de la matière grise sont dues à l'élagage synaptique (17). De nombreuses synapses se forment dans l'enfance et sont ensuite éliminées à l'adolescence. Cela se produit de manière dépendante de l'expérience, c'est-à-dire que les synapses qui survivent sont celles qui sont le plus souvent «utilisées». Il existe également d'autres mécanismes cellulaires qui pourraient expliquer les changements de la matière grise au cours de cette phase de la vie, par exemple une réduction. dans le nombre de cellules gliales et une augmentation de la myélinisation (18).
Lorsque la matière grise diminue en volume, la substance blanche augmente en volume. La substance blanche est composée d'axones myélinisés qui conduisent rapidement les informations neuronales. Le volume de la substance blanche augmente continuellement de l'enfance au début de l'âge adulte (19). Cette expansion est probablement due en grande partie à la myélinisation progressive des axones par des oligodendrocytes (10). La myélinisation a tendance à se dérouler des régions cérébrales inférieures aux supérieures et des régions postérieure à antérieure.
Fonction cérébrale
Les processus de réorganisation anatomique du cerveau adolescent décrits ci-dessus sont associés à de profonds changements émotionnels et cognitifs. En particulier, il existe un développement progressif des fonctions exécutives, c’est-à-dire des processus cognitifs qui contrôlent la pensée et le comportement et permettent ainsi à l’individu de s’adapter avec souplesse aux nouvelles tâches complexes de la situation (20). À l'adolescence, parallèlement au développement de ces compétences cognitives de base, il se produit également des modifications des capacités socio-affectives telles que la reconnaissance des visages, dite théorie de l'esprit (c'est-à-dire la capacité de se mettre mentalement à la place de l'autre), et empathie (21).
Au niveau neural, des études d’imagerie fonctionnelle du développement cérébral ont montré que les enfants et les adolescents présentaient souvent un schéma d’activation moins large et moins focale que les adultes, et que le recrutement effectif de ressources neuronales augmentait avec l’âge, de sorte que l’activité neuronale diminuait dans les régions du cerveau, que ceux qui sont pertinents pour la tâche à accomplir (22). Il n'est pas encore clair dans quelle mesure ce schéma de développement neuronal est dû à des influences dépendantes de l'expérience ou déterminées biologiquement. Des études d'imagerie ont également montré que les adolescents ont une activité accrue dans les zones limbiques en situation émotionnelle: par exemple, Galvan et al. (23) ont trouvé que l’anticipation d’une récompense était associée à une activation plus marquée du noyau accumbens chez les adolescents que chez les enfants et les adultes. Fait intéressant, ces chercheurs ont également découvert une corrélation positive entre l’activation dans le noyau accumbens et la tendance à la prise de risque individuelle des adolescents (24).
De plus, des études d'imagerie structurelle et fonctionnelle ont montré que le cortex préfrontal était davantage lié aux structures sensorielles et sous-corticales durant l'adolescence (25, 26, e6). Cela implique une plus grande influence des régions cérébrales frontales sur les processus cognitifs et affectifs. Le développement de circuits neuronaux cognitifs et affectifs ne doit pas être considéré comme le seul facteur déterminant de la maturation neurobiologique structurelle; au contraire, il semble exister une forte interaction de facteurs génétiques avec les exigences environnementales. Par exemple, la régulation affective et les structures cérébrales qui la desservent sont influencées par l’interaction parent-enfant (27).
Des études électrophysiologiques, notamment des études électroencéphalographiques (EEG) sur les modifications des ondes cérébrales à haute fréquence et synchrones, ont également permis de mettre en évidence une profonde réorganisation des circuits neuronaux à l'adolescence.28). Le développement du cerveau à l'adolescence est associé à un déclin de l'activité oscillatoire au repos dans les bandes delta (0 – 3 Hz) et thêta (4 – 7 Hz) et à une augmentation des bandes alpha (8 – 12 Hz) et bêta (13). –30 Hz). Avec les oscillations dépendantes de la tâche, la précision de la synchronisation de l'activité oscillatoire dans les bandes thêta, alpha et bêta augmente. Le développement tardif des oscillations synchronisées à l'adolescence est étroitement lié aux processus de maturation structurelle (anatomique) ainsi qu'aux modifications fondamentales des systèmes de neurotransmetteurs, qui ont fait l'objet de recherches approfondies ces dernières années.
Un modèle explicatif neurobiologique pour le comportement typique des adolescents
L’un des modèles neurobiologiques les plus influents pour expliquer le comportement typique des adolescents a été mis au point par le groupe de Casey à New York (29, e7) (Figure 3).
La prémisse principale de ce modèle, basée sur des résultats neuroanatomiques et des données d’études par imagerie fonctionnelle (23, 24, 30, 31), c’est que l’adolescence est une période de déséquilibre neural causée par la maturation relativement précoce des zones cérébrales sous-corticales et par la maturation relativement retardée des zones de contrôle préfrontales (Figure 3), avec pour résultat que, dans les situations émotionnelles, les systèmes limbiques et de récompense plus matures prennent l'avantage, pour ainsi dire, par rapport au système de contrôle préfrontal encore relativement immature. Cela ne veut pas dire que les adolescents sont par nature incapables de prendre des décisions rationnelles. Plutôt, dans des situations particulièrement chargées d'émotion (par exemple, en présence d'autres adolescents ou lorsqu'il y a la perspective d'une récompense), la probabilité que les récompenses et les émotions affectent davantage le comportement que les processus de décision rationnels (23, 24, 32). Ce modèle a été testé dans une série d’études expérimentales (Box).
Box
L'influence des pairs sur les comportements à risque
Les chercheurs ont recruté des personnes appartenant à trois groupes d'âge (années 13 à 16, 18 à 22 et plus de 24) pour déterminer si l'influence des contemporains (pairs) sur les décisions risquées dépendait de l'âge des candidats. Les participants ont été placés dans un type de simulateur de conduite dans lequel ils devaient conduire aussi loin que possible jusqu'à ce que le feu passe au rouge
et un mur est apparu. Si la voiture n'était pas arrêtée assez tôt, elle s'est écrasée contre le mur et le conducteur a perdu des points. Les participants étaient soit seuls soit en groupe de trois personnes dans le simulateur. Il a été constaté que les participants âgés de 13 à 16 étaient plus susceptibles de prendre des décisions risquées que les participants des autres groupes d'âge, mais uniquement en présence de leurs pairs. Le comportement de conduite des adultes était indépendant de la présence ou de l’absence de leurs pairs (33).
Il a été constaté, par exemple, que les adolescents peuvent évaluer le risque de certains comportements aussi bien que les adultes peuvent être interrogés dans un questionnaire. Par ailleurs, des tests comportementaux écologiquement valables montrent clairement que les adolescents prennent des décisions plus risquées en groupe que lorsqu'ils sont seuls (33). La raison en est probablement que, à cet âge, l'avantage d'un comportement à risque - l'approbation sociale de pairs - est évalué beaucoup plus haut que le risque lui-même. Ceci peut être associé au schéma de maturation non linéaire des zones préfrontales et limbiques du cerveau. Conformément à ce modèle, les recherches sur les programmes de prévention ont montré que les programmes fondés sur la connaissance des risques sont moins efficaces que ceux axés sur les avantages individuels et la formation à la compétence sociale et à la résistance (34).
Il est intriguant de demander quel bénéfice fonctionnel, s’il en est, pourrait profiter à l’individu de ce déséquilibre temporaire entre les structures cérébrales corticales et sous-corticales. Du point de vue de l'évolution, l'adolescence est la période de développement au cours de laquelle un jeune acquiert son indépendance. Ce processus n'est pas unique à l'espèce humaine; On observe également une augmentation de la recherche de nouveauté et des interactions sociales avec d'autres individus du même âge que chez de nombreuses autres espèces (35). Les comportements à risque chez les adolescents peuvent être considérés comme le produit d'un équilibre biologique entre la recherche de détournement et de nouvelles expériences («recherche de sensations»), d'une part, et de capacités d'autorégulation encore immatures (2) son objectif peut être de permettre aux adolescents de s’éloigner de la zone de sécurité familiale pour pouvoir, par exemple, trouver un partenaire en dehors de leur famille principale. L’immaturité du cortex préfrontal semble favoriser certains types d’apprentissage et la flexibilité (1).
En fait, au cours de la vie d’un individu, il existe probablement de nombreuses fenêtres de développement dans lesquelles le cerveau est particulièrement bien préparé à certains types d’apprentissage. Du point de vue de l'évolution, le style cognitif typique de l'adolescence, particulièrement sensible aux stimuli sociaux-affectifs et souple dans la détermination des priorités, peut être parfaitement adapté aux tâches de développement social de l'adolescent. Cela implique également que le cerveau adulte ne peut pas être considéré comme le système fonctionnel optimal au sens absolu et que l'adolescence ne doit pas être considérée comme un état de performance cérébrale déficiente.
L'influence des hormones pubertaires sur le développement du cerveau chez l'adolescent
La maturation du système reproducteur pendant la puberté est associée à des concentrations croissantes d'hormones stéroïdes gonadiques. Le cerveau possède une grande densité de récepteurs de stéroïdes et il est donc plausible que les hormones sexuelles exercent un effet sur les réseaux de neurones à l'adolescence. Sisk et Foster (36, e8) ont proposé qu'une seconde vague de restructuration cérébrale se produise à l'adolescence, en s'appuyant sur une phase de différenciation sexuelle périnatale antérieure. Selon ce modèle, les hormones de la puberté affectent la structuration ultérieure du cerveau adolescent, de sorte qu'une réorganisation permanente du cerveau en résulte, ce qui a pour effet de sensibiliser les réseaux neuronaux aux effets hormonaux activateurs. Les concentrations croissantes d'hormones pubertaires ont des effets différents sur l'axe en développement hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) chez les garçons et les filles: la hausse des androgènes chez les garçons inhibe apparemment la sécrétion hypothalamique de la corticotrophine (hormone de libération de la corticotropine), tandis que les œstrogènes chez les filles régler l'axe HPA vers le haut. Les œstrogènes peuvent rendre les filles plus susceptibles au stress, tandis que les androgènes renforcent la résistance des garçons à celui-ci (37).
Vue d’ensemble
Jusqu'à présent, les recherches sur la petite enfance ont retenu l'attention de la communauté scientifique et des médias. Des découvertes récentes montrent cependant que les changements psychologiques et biologiques persistants de l'adolescence exercent une influence puissante sur la structure et la fonction cérébrales. Le cerveau de l'adolescent traverse une nouvelle phase de plasticité dans laquelle les facteurs environnementaux peuvent avoir des effets majeurs et durables sur les circuits corticaux. Cela ouvre de nouvelles opportunités pour l'éducation. Par exemple, étant donné que les émotions influencent si facilement les adolescents, ils ont tout à gagner des expériences d’apprentissage se déroulant dans un contexte émotionnel positif, conçu intentionnellement pour entraîner la régulation des émotions. Étant donné que les comportements à risque à l'adolescence reposent sur une base neurobiologique, les tentatives visant à supprimer ces comportements semblent vouées à l'échec. Il serait plus raisonnable de permettre aux adolescents de vivre des expériences émotionnelles dans un environnement sûr et d'accroître les avantages sociaux associés aux comportements non à risque par le biais d'une législation réglementaire (interdiction de certains types de publicité, par exemple) et de la fourniture de modèles émotionnellement positifs. Par exemple, le personnage principal adolescent d'un feuilleton télévisé pourrait décider de ne pas participer à un concours de beuveries organisé par des amis.
De plus, la période prolongée de plasticité neuronale à l'adolescence rend également les adolescents plus vulnérables aux influences néfastes de l'environnement, telles que les drogues. Les résultats d’expériences sur des animaux et d’études sur l’homme suggèrent, par exemple, que l’usage de cannabis à l’adolescence peut entraîner des modifications cognitives permanentes et des modifications structurelles du cerveau plus étendues que celles observées chez les consommateurs de cannabis adultes (38).
Les recherches futures sur le développement du cerveau devraient donc traiter de la question importante des influences de l'environnement sur la fonction et l'organisation du cerveau.
Jusqu'à présent, les neurosciences cognitives n'avaient pas analysé de manière adéquate l'influence du contexte social et culturel sur les processus cognitifs et affectifs et leur développement. Ainsi, notre compréhension actuelle du fait que l'adolescence est une phase décisive de la maturation cérébrale et que les processus de maturation cérébrale peuvent être actifs jusqu'à l'âge de vingt ans, voire au-delà, a également des implications importantes pour la politique éducative et sociale. Toute décision affectant le développement des enfants et des adolescents doit tenir compte des faits neurobiologiques. Les principales questions d'actualité de ce type comprennent la question de la légalisation de la consommation de cannabis et l'applicabilité du droit de la délinquance juvénile à l'adolescence.
Messages clés
- À l'adolescence, il se produit une réorganisation fondamentale du cerveau qui se poursuit jusqu'au début de la troisième décennie de la vie.
- Le développement du cerveau chez les adolescents se caractérise par un déséquilibre entre les systèmes limbique et de récompense, qui arrivent à maturité plus tôt, et le système de contrôle préfrontal pas encore complètement développé. Ce déséquilibre peut être le substrat neural du style émotionnel réactif typique de l'adolescence et favoriser des comportements à risque.
- Le comportement typique des adolescents est à la base du développement de l'autonomie chez les adolescents et favorise leur émancipation par rapport à la famille primaire.
- Les hormones de la puberté ont une incidence sur la restructuration ultérieure du cerveau du cerveau adolescent.
- La réorganisation du cerveau de l'adolescent le rend particulièrement vulnérable aux influences environnementales, tant positives que négatives.
Notes
Déclaration de conflit d'intérêts
Le professeur Konrad a reçu des honoraires de conférence des sociétés Medice, Lilly et Novartis et un soutien à la recherche (financement extérieur) de Vifor Pharma Ltd.
Les autres auteurs déclarent qu’il n’existe aucun conflit d’intérêts.
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