Conduite rapide, drogue et relations sexuelles non protégées: le déficit en risque neurologique des adolescents peut résulter d'un vide neurologique dans le cerveau en développement
par Carl Zimmer
Les adolescents sont un casse-tête, et pas seulement pour leurs parents. Lorsque les enfants passent de l'enfance à l'adolescence, leur taux de mortalité double, malgré le fait que les adolescents sont plus forts et plus rapides que les enfants, ainsi que plus résistants aux maladies. Les parents et les scientifiques abondent en explications. Il est tentant de le résumer à une simple stupidité: les adolescents n’ont pas encore appris à faire les bons choix. Mais ce n'est tout simplement pas vrai. Les psychologues ont constaté que les adolescents sont à peu près aussi habiles que les adultes à reconnaître les risques d'un comportement dangereux. Quelque chose d'autre est au travail.
Les scientifiques finissent par comprendre ce qu'est ce «quelque chose». Notre cerveau a des réseaux de neurones qui pèsent les coûts et les avantages des actions potentielles. Ensemble, ces réseaux calculent la valeur des objets et la distance que nous allons atteindre pour les obtenir, en émettant des jugements en centièmes de seconde, loin de notre conscience. Des recherches récentes révèlent que les cerveaux d'adolescents vont mal parce qu'ils pèsent ces conséquences de manière particulière.
Certains des éléments les plus révélateurs de l’esprit des adolescents ne viennent pas des humains mais des rats. Environ sept semaines après la naissance, les rats atteignent la puberté et commencent à se comporter comme des adolescents. Ils commencent à passer moins de temps avec leurs parents et plus souvent avec d’autres rats adolescents; ils deviennent plus curieux à propos de nouvelles expériences et explorent de plus en plus leur monde. Les rats adolescents développent également de nouveaux désirs. Ce n’est pas seulement qu’ils s’intéressent au sexe, mais aussi que leur paysage de plaisir traverse un bouleversement.
Miriam Schneider, pharmacologue du comportement qui étudie l'adolescence à l'Université de Heidelberg, et ses collègues ont récemment documenté ce changement. Les scientifiques ont mené une expérience sur un groupe de rats d'âges variés, permettant aux animaux de boire autant de lait concentré sucré qu'ils voulaient. La quantité de lait qu'ils ont bu, par rapport à leur poids corporel, est restée relativement constante au cours de leur jeunesse prépubère. Mais quand ils ont atteint la puberté, ils ont commencé à boire beaucoup plus. Une fois devenus des rats adultes, leur taux de consommation de lait a diminué puis est resté stable à mesure qu'ils vieillissaient.
Pour tout parent qui a vu un adolescent boire une bouteille de soda, cette pointe aurait l'air terriblement familière. Mais le comportement des rats adolescents ne résulte pas simplement de leur taille supérieure à celle des juvéniles. Schneider et ses collègues ont entraîné leurs rats à appuyer sur un levier afin d'obtenir un jet de lait. Les rats devaient appuyer sur le levier des dizaines de fois avant d'être récompensés par une seule gorgée, et chaque gorgée suivante nécessitait deux pressions de plus que la précédente. Cette exigence a permis à Schneider et à ses collègues de mesurer à quel point les rats étaient prêts à travailler pour obtenir une récompense. Ils ont découvert que les rats pubères pressaient beaucoup plus souvent le levier que les rats de tout autre âge, en mettant beaucoup plus de travail pour les calories qu'ils obtenaient, compte tenu de leur taille. En d'autres termes, ils valorisaient davantage le lait.
Un certain nombre d'autres expériences étayent les résultats de Schneider. Que ce soit un rongeur ou un être humain, l'adolescence nous apporte une valeur ajoutée non seulement aux boissons sucrées, mais à toutes sortes de récompenses. Une équipe dirigée par Elizabeth Cauffman, chercheur en psychologie à l’Université de Californie, Irvine, qui étudie le comportement antisocial chez les adolescents, a documenté ce changement avec un jeu de cartes. Elle et son équipe avaient des volontaires jouent à un jeu simple avec des images de quatre jeux de cartes sur un écran d'ordinateur (pdf). À chaque tour de jeu, une flèche pointait vers l'un des decks. Les volontaires pourraient soit retourner une carte, soit passer. Chaque carte comportait un montant différent d'argent, par exemple «+ $ 100» ou «- $ 25». Le but du jeu était de gagner le maximum d'argent imaginaire possible.
Les scientifiques avaient empilé les ponts. Deux des decks avaient plus de cartes perdantes que de cartes gagnantes, et l'inverse était vrai pour les deux autres decks. Lorsque les joueurs jouent à ces jeux, ils modifient inconsciemment leurs stratégies à mesure qu’ils voient plus de cartes. Ils passent plus sur certains decks et prennent plus de cartes des autres. Cauffman et ses collègues ont suivi les stratégies des volontaires 901, allant de l'âge 10 aux années 30, et comparé les adolescents aux autres groupes d'âge. À tous les âges, plus les volontaires étaient âgés, plus ils hésitaient à utiliser les decks perdants. Mais les scientifiques ont trouvé un modèle différent en ce qui concerne les decks gagnants. Les adolescents ont tendance à jouer plus souvent que les adultes ou les préadolescents. En d’autres termes, ils étaient exceptionnellement sensibles à la récompense de gagner de l’argent mais étaient les mêmes que d’autres quand il s’agissait de risquer de le perdre.
Ce comportement repose sur les circuits neuronaux du cerveau des adolescents. Neuroscientifique BJ Casey et ses collègues du Sackler Institute du Weill Cornell Medical College croient que la façon unique dont les adolescents accordent de la valeur aux choses peut être expliquée par une anomalie biologique. Dans notre circuit de récompenses, nous avons deux systèmes distincts, un pour calculer la valeur des récompenses et un autre pour évaluer les risques inhérents à leur obtention. Et ils ne travaillent pas toujours très bien ensemble.
Casey a suivi le fonctionnement de ces systèmes doubles en demandant à des volontaires de jouer à un jeu alors qu'ils étaient allongés dans un scanner IRMf. Elle et sa collègue postdoctorale Leah Somerville ont montré aux bénévoles de 62 une série de visages souriants ou calmes. Lors de certains essais, les volontaires devaient appuyer sur un bouton chaque fois qu’ils voyaient un visage souriant. dans d'autres procès, on leur a demandé de résister aux visages heureux et de réagir aux visages calmes, même si la vue d'un visage heureux appelle les mêmes réponses cérébrales de récompenses que la vue d'un signe dollar ou la perspective d'un goût savoureux aliments.
Casey a noté à quelle fréquence les volontaires répondaient correctement aux visages calmes et à quelle fréquence ils ne résistaient pas à l'envie d'appuyer sur le bouton lorsqu'ils visionnaient des visages heureux. Elle a ensuite examiné les balayages cérébraux de ses sujets pour voir quelles zones du cerveau étaient devenues actives et si l'âge des volontaires - allant de 6 à 29 - avait eu une incidence sur leurs réponses. Une fois encore, les adolescents se distinguèrent des autres. Quand on lui demande d'appuyer sur un bouton pour les visages calmes, ils sont devenus beaucoup plus susceptibles d'appuyer par erreur sur le bouton pour les visages heureux, aussi. En d'autres termes, la récompense d'un visage heureux rendait plus difficile le contrôle de leurs pulsions.
Les analyses du cerveau ont révélé comment elles traitaient les récompenses différemment. Chez les adolescents uniquement, la vue d'un visage heureux a déclenché une réponse significative du striatum ventral, un petit groupe de neurones situé près du centre du cerveau. le striatum ventral est particulièrement sensible à la dopamine, ce qui produit un sentiment d'anticipation et aide le cerveau à se concentrer sur la réalisation d'un objectif. Le striatum ventral produit de plus grandes réponses à de plus grandes récompenses, et chez les adolescents il est monté à un amplificateur, rendant les récompenses plus attrayantes encore.
Un réseau distinct de régions situées à l'avant du cerveau est chargé d'évaluer les impulsions contradictoires. Ce réseau de contrôle cognitif nous permet de retenir une action qui pourrait offrir une récompense à court terme si elle interfère avec un objectif à long terme. Le réseau se développe très lentement au cours des premières années de vie 25. En conséquence, cela fonctionne mal pendant l'enfance, mieux chez les adolescents et encore mieux chez les adultes.
Casey a pu observer le réseau de contrôle cognitif en action. Elle et ses collègues ont analysé les scanners du cerveau des volontaires alors qu'ils s'empêchaient de frapper une touche qu'ils n'étaient pas censés frapper. À ces moments, une partie du réseau de contrôle cognitif, appelé le gyrus frontal inférieur, était plus actif qu’à d’autres moments. Lorsque les scientifiques ont comparé la réponse du réseau de contrôle cognitif chez des personnes d'âges différents, ils ont constaté une tendance frappante. Chez les enfants, le réseau était le plus actif, chez les adolescents, l’activité était plus faible et chez les adultes, elle était encore plus basse. Casey propose que, à mesure que le réseau de contrôle cognitif se développe, il devienne plus efficace. Le résultat est qu’au fur et à mesure que nous vieillissons, nous devons faire moins d’efforts pour nous retenir.
Casey soupçonne que le problème avec les adolescents est qu’ils tombent dans un vide neurologique. La ruée vers les hormones à la puberté aide le réseau du système de récompense à atteindre sa maturité, mais ces hormones ne font rien pour accélérer le réseau de contrôle cognitif. Au lieu de cela, le contrôle cognitif mûrit lentement tout au long de l'enfance, de l'adolescence et du début de l'âge adulte. Jusqu'à ce que le retard soit rattrapé, les adolescents sont confrontés à des réactions fortes aux récompenses sans trop de compensation pour les risques associés.
D'un point de vue évolutif, les pulsions téméraires des adolescents peuvent être bénéfiques, souligne Casey. Une fois qu'un jeune mammifère devient sexuellement mature, il doit quitter ses parents et s'en prendre à lui-même. Il doit trouver ses propres réserves de nourriture et établir sa place dans le monde des adultes. Chez certaines espèces de mammifères, l’adolescence est une occasion pour les individus de quitter un groupe et d’en trouver un nouveau. Dans d’autres, c’est le moment de rechercher des partenaires sexuels.
Le système de récompense du cerveau chez les adolescents peut inciter les adolescents à faire face aux risques inhérents à cette nouvelle étape de la vie. Mais avec l'accès aux dangers modernes comme les drogues illicites et les voitures rapides, les risques humains ont augmenté. Evolution ne fonctionne pas assez rapidement pour avoir réagi à de tels facteurs.
Les réponses accrues du cerveau peuvent également ouvrir la voie à des troubles psychologiques. En raison de l'expérience, de l'environnement ou des gènes, certains adolescents peuvent posséder des niveaux de contrôle cognitif relativement faibles, ce qui les rend particulièrement vulnérables aux signaux de peur neurologiques, suggère Casey. Si les signaux ne sont pas contrôlés, ils peuvent conduire à l'anxiété, à la dépression ou à d'autres troubles tels que la dépendance. Et même des adolescents bien adaptés peuvent être prêts à choisir le cœur plutôt que la tête - ou peut-être devrions-nous maintenant dire, le striatum ventral au-dessus du gyrus frontal inférieur.
La maturation frontostriatale prédit l’absence de contrôle cognitif chez les adolescentes.
J Cogn Neurosci. 2010 sept. 1.
Somerville LH, Lièvre t, Casey BJ.
Weill Cornell Medical College, à New York.
Abstract
La prise de risque chez les adolescents est un problème de santé publique qui augmente les chances de mauvais résultats au cours de la vie. Un facteur dont on pense qu'il influence la propension des adolescents à prendre des risques est une sensibilité accrue aux signaux appétitifs, par rapport à une capacité immature à exercer un contrôle cognitif suffisant. Nous avons testé cette hypothèse en caractérisant les interactions entre les régions striatale ventrale, striatale dorsale et corticale préfrontal avec une charge appétitive variable à l'aide de l'IRMf. Les participants enfants, adolescents et adultes ont effectué une tâche «go / no-go» avec des signaux appétitifs (visages heureux) et neutres (visages calmes). Le contrôle des impulsions aux signaux neutres a montré une amélioration linéaire avec l'âge, tandis que les adolescents ont montré une réduction non linéaire du contrôle des impulsions aux signaux d'appétit. Cette diminution des performances chez les adolescents a été mise en parallèle par une activité accrue dans le striatum ventral. Le recrutement cortical préfrontal était en corrélation avec la précision globale et a montré une réponse linéaire avec l'âge pour les essais interdits par rapport à aller. Les analyses de connectivité ont identifié un circuit frontostriatal ventral comprenant le gyrus frontal inférieur et le striatum dorsal au cours des essais interdits par rapport à aller. L'examen du recrutement sur le plan du développement a montré que les adolescents avaient une plus grande coactivation striatale ventrale-dorsale entre les sujets par rapport aux enfants et aux adultes pour les essais sans issue. Ces résultats impliquent une représentation striatale ventrale exagérée des signaux appétitifs chez les adolescents par rapport à une réponse de contrôle cognitif intermédiaire. Les données de connectivité et de coactivité suggèrent que ces systèmes communiquent au niveau du striatum dorsal de manière différentielle au cours du développement. La réponse biaisée dans ce système est un mécanisme possible sous-jacent à une prise de risque accrue pendant l'adolescence
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