Neurobiologie du cerveau et du comportement des adolescents: implications pour les troubles liés aux substances (2010)

Introduction

L'adolescence est une période transitoire de développement caractérisée par de nombreux changements, dont la maturation physique, la volonté d'indépendance, une plus grande visibilité de l'interaction sociale et entre pairs et le développement du cerveau. ^1-3. Cette période de développement est également une période caractérisée par une inflexion des comportements à risque, notamment l’expérimentation de drogues et d’alcool, l’activité criminelle et les rapports sexuels non protégés. Comprendre la base neurale de ces comportements à risque est essentiel pour identifier les adolescents susceptibles de présenter de piètres résultats, tels que la toxicomanie et la toxicomanie.

Un certain nombre d'hypothèses ont été émises pour expliquer pourquoi les adolescents peuvent adopter des comportements impulsifs et à risque. Les récits traditionnels de l'adolescence suggèrent qu'il s'agit d'une période de développement associée à une efficacité progressivement accrue des capacités de contrôle cognitif. Cette efficacité du contrôle cognitif est décrite comme dépendant de la maturation du cortex préfrontal, comme en témoigne l'imagerie. ^4-7 et études post mortem^8-10 montrant que le développement structurel et fonctionnel de cette région se poursuivait chez les jeunes adultes.

L'amélioration du contrôle cognitif avec le développement du cortex préfrontal correspond à une augmentation linéaire de cette capacité de l'enfance à l'âge adulte. Cependant, les choix et les actions sous-optimales observés pendant l'adolescence représentent une inflexion du développement ¹¹ qui est unique de l'enfance ou de l'âge adulte, comme en témoigne le Centre national des statistiques sur la santé sur le comportement et la mortalité chez les adolescents ¹². Si le contrôle cognitif et un cortex préfrontal immature sont à la base du comportement de choix sous-optimal, les enfants doivent alors avoir une apparence remarquablement similaire ou même pire que les adolescents, en raison de leur cortex préfrontal et de leurs capacités cognitives moins développés. ². Cette revue aborde la principale question de la façon dont le cerveau évolue pendant l'adolescence, ce qui peut expliquer les inflexions dans les comportements à risque et impulsifs. En outre, nous donnons des exemples montrant que la consommation d’alcool et de drogues au cours de cette période de développement peut exacerber davantage ces changements et conduire à des abus et à une dépendance ultérieurs.

Pour saisir avec précision les changements cognitifs et neurobiologiques au cours de l’adolescence, cette période doit être traitée comme une période de transition plutôt qu’un seul instantané dans le temps. ³. En d'autres termes, pour comprendre cette période de développement, des transitions à l'adolescence et à la sortie de l'adolescence sont nécessaires pour distinguer les attributs distincts de cette période par rapport à d'autres moments du développement. Par conséquent, des données empiriques établissant des trajectoires développementales de l'enfance à l'âge adulte pour les processus cognitifs et neuronaux sont essentielles pour caractériser ces transitions et, surtout, pour contraindre toute interprétation des modifications du cerveau ou du comportement à l'adolescence.

Deuxièmement, une description précise de l'adolescence nécessite un affinement de la caractérisation phénotypique de cette période. Par exemple, sur le plan comportemental, les adolescents sont souvent qualifiés d’impulsifs et de plus grands preneurs de risques, ces constructions étant utilisées de manière presque synonyme. Cependant, ces concepts sont distincts et il est important d’apprécier cette distinction pour décrire leurs trajectoires de développement et leurs fondements neuraux. Nous apportons des preuves comportementales, cliniques et neurobiologiques suggérant que la prise de risque est plus étroitement couplée à la sensibilité aux incitations environnementales (recherche de sensations), tandis que l'impulsivité est associée à un contrôle cognitif descendant faible.

Pour fonder théoriquement les résultats empiriques, nous fournissons un modèle neurobiologique plausible pour l'adolescence et suggérons comment le développement pendant cette période peut conduire à une augmentation des vulnérabilités de l'abus d'alcool et de drogues. L’intention de cette revue n’est pas de psychopathologiser l’adolescence, mais plutôt d’expliquer pourquoi certains adolescents, mais pas d’autres, sont vulnérables à la toxicomanie. En tant que tels, nous essayons d'identifier des marqueurs biologiques et comportementaux potentiels pour une identification précoce et une évaluation des résultats des interventions.

Modèle neurobiologique de l'adolescence

Un modèle neurobiologique de développement chez l'adolescent ² qui s'appuie sur des modèles de rongeurs ^{13, 14} et études d'imagerie récentes de l'adolescence ^{6, 7, 15-20} est illustré Figure 1. Ce modèle illustre la manière dont les régions de contrôle descendant sous-corticales et préfrontales doivent être considérées ensemble. La caricature montre différentes trajectoires de développement pour la signalisation de ces régions, les projections limbiques se développant plus tôt que les régions de contrôle préfrontales. Selon le modèle, l'adolescent est biaisé par des circuits sous-corticaux matures fonctionnellement par rapport à des circuits corticaux moins matures pendant l'adolescence (c.-à-d. Un déséquilibre dans la dépendance des systèmes), par rapport aux enfants, pour lesquels ce circuit frontolimbique est encore en développement; et par rapport aux adultes, pour qui ces systèmes sont pleinement matures. Avec le développement et l'expérience, la connectivité fonctionnelle entre ces régions est renforcée et fournit un mécanisme de modulation descendante des systèmes sous-corticaux. ⁷. C'est donc le circuit frontostriatal, associé au renforcement fonctionnel des connexions au sein de ce circuit, qui peut fournir un mécanisme permettant d'expliquer les modifications à la fois de l'impulsivité et de la prise de risque observées au cours du développement.

Figure 1

Modèle de bande dessinée des interactions entre le cortical strié ventral et le cortex préfrontal (PFC) au cours du développement Une couleur plus profonde indique une plus grande signalisation régionale. La ligne représente la connectivité fonctionnelle, avec le trait plein indiquant la connexion mature et le trait en pointillé indiquant ...

Ce modèle est cohérent avec les précédents ^21-24 en ce qu’elle fournit une base pour les inflexions non linéaires observées dans le comportement de l’enfance à l’âge adulte, en raison de la maturation plus précoce des projections sous-corticales par rapport aux projections pré-orales descendantes moins matures. Plus précisément, le modèle triadique ²¹ propose que le comportement motivé comporte trois circuits neuronaux distincts (approche, évitement et régulation). Le système d’approche est largement contrôlé par le striatum ventral, le système d’évitement par l’amygdale et enfin le système de régulation par le cortex préfrontal. ²⁵. Le modèle actuel diffère largement des autres en ce qu'il repose sur des preuves empiriques de changements cérébraux, non seulement lors du passage de l'adolescence à l'âge adulte, mais plutôt lors de la transition. développement adolescence de l'enfance et plus tard sur l'adolescence à l'âge adulte. De plus, le modèle ne suggère pas que le striatum et l’amygdale soient spécifiques au comportement d’approche et d’évitement compte tenu des études récentes montrant l’indépendance de la valence de ces structures. ²⁶, mais sont plutôt des systèmes qui jouent un rôle important dans la détection d’indices pertinents sur le plan de la motivation et des émotions dans l’environnement, susceptibles de fausser les comportements. Dans cette revue, nous décrivons les preuves les plus récentes d'études d'adolescence sur le comportement et l'imagerie humaine réalisées dans le cadre de notre modèle illustrant le passage de l'enfance à l'âge adulte.

Caractérisation phénotypique de l'adolescence

La capacité de résister à la tentation en faveur d'objectifs à long terme est une forme de contrôle cognitif. On a suggéré que les défaillances de cette capacité étaient au cœur du comportement à risque des adolescents ²⁷. Le contrôle cognitif, qui inclut la résistance à la tentation ou le retard de la satisfaction immédiate, a été étudié dans le contexte de la psychologie sociale, du développement et cognitive. Sur le plan développemental, cette capacité a été mesurée en évaluant combien de temps un enfant en bas âge peut résister à une récompense immédiate (par exemple, un cookie) en faveur d'une récompense plus importante plus tard (par exemple, deux cookies). ²⁸. Bien que les capacités varient d'une personne à l'autre, les études sur le développement suggèrent des fenêtres de développement dans lesquelles une personne peut être particulièrement exposée aux tentations. Cette capacité a été décrite comme une forme de contrôle des impulsions ²⁹ et il a de multiples facettes ^{30, 31}, mais peut être défini opérationnellement comme la capacité à adopter un comportement orienté vers un objectif face à des intrants et des actions saillants et concurrents ³².

Historiquement, les études sur le développement ont montré une amélioration constante de la capacité de contrôle cognitif de la petite enfance à l'âge adulte. ³³. Cette observation est étayée par une profusion de preuves comportementales issues de paradigmes expérimentaux dans des laboratoires contrôlés, notamment des paradigmes tels que la tâche Go-NoGo, la tâche de Simon et les paradigmes de commutation de tâches qui obligent les participants à ignorer une réponse prépotente afin d'obtenir une réponse correcte. ^{32, 34}. Cependant, lorsqu'il est avantageux de supprimer une réponse aux signaux liés aux incitations, le contrôle cognitif en souffre. ²⁰. Cette réduction du contrôle est particulièrement évidente pendant la période de l'adolescence, lorsque les choix non optimaux de comportements sexuels et liés à la drogue atteignent leur maximum ^{3, 11, 12, 14}. Ces observations impliquent que les trajectoires développementales du contrôle cognitif sont complexes et peuvent être modulées par des contextes chargés en émotions ou renforçant (par exemple, des interactions sociales et sexuelles), dans lesquels les demandes de contrôle cognitif interagissent avec des pulsions ou des processus de motivation.

La motivation peut moduler le contrôle cognitif d'au moins deux manières. Premièrement, être récompensé pour ses performances dans une tâche donnée peut amener les gens à travailler plus dur et, finalement, à mieux performer que lorsqu'ils ne sont pas récompensés ¹⁷. Deuxièmement, la capacité d'exercer un contrôle peut être mise à l'épreuve si nécessaire pour supprimer les pensées et les actions visant à générer des signaux d'appétit. ²⁰. Des études récentes sur le développement des adolescents ont commencé à comparer la capacité de contrôle cognitif dans des contextes relativement neutres et motivationnels. Ces études suggèrent un changement de sensibilité aux signaux environnementaux, en particulier ceux basés sur la récompense à différents stades de développement, et suggèrent une influence unique de la motivation sur la cognition pendant l'adolescence.

Dans la section suivante, nous soulignons certaines des études les plus récentes sur la façon dont le comportement des adolescents est biaisé de manière différenciée dans des contextes chargés en émotions par rapport aux adultes.

Par exemple, Ernst et ses collègues ^{35, 36} examiné les performances d'une tâche antisaccade avec une promesse de récompense financière pour une performance précise sur certains essais mais pas sur d'autres. Les résultats ont montré que la promesse d'une récompense facilitait davantage le comportement de contrôle cognitif chez les adolescents que chez les adultes, constat qui a été reproduit ¹⁷ et récemment été étendu aux récompenses sociales (par exemple, les visages heureux ²⁰).

Bien que les exemples précédents fournissent des exemples de performances améliorées chez les adolescents bénéficiant de mesures incitatives, les récompenses peuvent également diminuer les performances lors de la suppression des réponses aux récompenses générant des gains élevés. Par exemple, en utilisant une tâche de jeu dans laquelle un retour de récompense a été fourni immédiatement lors de la prise de décision (essais «chauds» augmentant l'excitation affective induite par la tâche) ou retenu jusqu'à après la décision (essais de prise de décision délibérée «froide»), Figner et ses collègues ³⁷ ont montré que les adolescents faisaient des paris plus risqués de manière disproportionnée par rapport aux adultes, mais seulement à l’état «chaud». En utilisant une tâche similaire, l'Iowa Gambling Task, Cauffman et ses collègues ³⁸ ont montré que cette sensibilité aux récompenses et aux incitations atteignait son apogée au cours de l’adolescence, avec une augmentation constante de la fin de l’enfance à l’adolescence, une tendance à jouer avec des jeux de cartes plus avantageux, puis une diminution ultérieure de la fin de l’adolescence à l’âge adulte. Ces résultats illustrent une fonction curviligne, culminant approximativement entre 13 et 17, puis diminuant ²⁷. Alors que les résultats antérieurs de la tâche Iowa Gambling ont montré une augmentation linéaire des performances avec l’âge ³⁹, ces études ne se sont pas penchées sur l’âge de façon continue et n’ont pas examiné uniquement les essais avec des jeux de cartes avantageux.

Des études récentes ont suggéré que les contextes sociaux, en particulier les pairs, pouvaient également servir de repère motivationnel et diminuer le contrôle cognitif à l'adolescence. Il a été démontré que le degré de consommation de substances chez les adolescents est directement proportionnel à la quantité d'alcool ou de substances illégales que l'adolescent utilisera lui-même. ⁴⁰. En utilisant une tâche de conduite simulée, Gardner et ses collègues ⁴¹ ont montré que les adolescents prenaient des décisions plus risquées en présence de leurs pairs que lorsqu'ils étaient seuls et que ces décisions risquaient de diminuer de façon linéaire avec l'âge ^{23, 40}.

Prises ensemble, ces études suggèrent que, pendant l'adolescence, les indices de motivation de la récompense potentielle sont particulièrement saillants et peuvent améliorer les performances lorsqu'ils sont fournis en tant que renforcement ou résultat récompensé, mais conduisent à des choix plus risqués ou à des choix sous-optimaux lorsqu'ils sont fournis. Dans ce dernier cas, le signal de motivation peut diminuer l'efficacité d'un comportement orienté vers un objectif. En outre, ces études suggèrent que la sensibilité aux récompenses et le comportement de recherche de sensations sont distincts de l'impulsivité avec des schémas de développement très différents (fonction curvilinéaire par rapport à une fonction linéaire, respectivement). Cette distinction est encore plus évidente dans une étude récente de Steinberg et al. ⁴² utiliser des mesures autodéclarées de la recherche de sensations et de l'impulsivité. Ils ont testé si les constructions souvent combinées de recherche de sensations et d'impulsivité se développaient selon des calendriers différents chez des individus proches de 1000 âgés de 10 à 30. Les résultats ont montré que les différences dans la recherche de sensations avec l'âge suivaient un schéma curviligne, avec des pics de recherche de sensations augmentant entre les années 10 et 15 et diminuant ou restant stables par la suite. En revanche, les différences d’impulsivité selon l’âge suivaient un schéma linéaire, l’impulsivité diminuant de manière linéaire avec l’âge (voir Figure 2 panneau A). Ces résultats, combinés aux résultats obtenus en laboratoire, suggèrent une vulnérabilité accrue à la prise de risque à l'adolescence «peut être due à la combinaison de penchants relativement plus élevés pour rechercher l'excitation et de capacités de maîtrise de soi relativement immatures qui sont typiques de cette période de développement». ⁴².

Figure 2

Illustration de différents cours de développement pour la recherche de sensations et l'impulsivité. Panneau A. Tracé de la recherche de sensations et de l’impulsivité en fonction de l’âge (adapté de ⁴²). Panel B. Diagramme des schémas d'activité dans les régions du cerveau sensibles à la récompense ...

Neurobiologie de l'adolescence

Comme indiqué dans notre modèle d'adolescence, deux régions clés impliquées dans le comportement cognitif et motivationnel sont le cortex préfrontal, connu pour être important pour le contrôle cognitif. ⁴³ et le striatum est essentiel pour détecter et apprendre de nouveaux indices enrichissants dans l'environnement ⁴⁴. Nous soulignons les récents travaux d’imagerie animale et humaine sur les changements neurobiologiques soutenant ces systèmes motivationnels et cognitifs au cours du développement, dans le contexte des précédentes observations comportementales sur le développement de la recherche de sensation et de l’impulsivité. Nous utilisons le modèle de déséquilibre décrit précédemment pour le développement linéaire de régions préfrontales descendantes par rapport à une fonction curviligne pour le développement de régions striatales ascendantes impliquées dans la détection de signaux saillants dans l'environnement afin de fonder les résultats. L'importance d'examiner les circuits plutôt que les changements régionaux spécifiques, en particulier dans les circuits frontalostriataux qui sous-tendent différentes formes de comportement axé sur les objectifs est essentielle. Cette perspective éloigne le champ d'analyse de la maturation de chaque région et de son interaction possible dans le contexte de circuits interconnectés.

Des travaux sur des animaux séminaux et des humains ont montré comment les régions corticales pré-natales et striatales modèlent le comportement dirigé vers un objectif ^{7, 27, 37, 38, 44}. Utilisation d'enregistrements unitaires chez les singes, Pasupathy & Miller ⁴⁵ démontré que, lorsqu’on apprend de manière flexible un ensemble d’éventualités de récompense, une activité très précoce dans le striatum constitue le fondement des associations basées sur la récompense, alors que plus tard, des mécanismes préfrontaux plus délibératifs sont utilisés pour maintenir les résultats comportementaux pouvant optimiser les gains les plus importants, ces résultats été reproduit dans les études sur les lésions ^46-48. Le rôle du striatum dans le codage temporel précoce des contingences de récompenses avant le début de l'activation dans les régions préfrontales a également été étendu aux humains. ⁴⁹. Ces résultats suggèrent que la compréhension des interactions entre les régions (ainsi que leurs fonctions composantes); Les circuits frontostriataux sont essentiels au développement d’un modèle de contrôle cognitif et motivationnel à l’adolescence.

Les circuits frontostriataux sont très élaborés à l'adolescence ^50-53 qui sont particulièrement dramatiques dans le système de la dopamine. Les pics de densité des récepteurs de la dopamine, D1 et D2 dans le striatum se produisent au début de l'adolescence, suivis d'une perte de ces récepteurs chez les jeunes adultes ^54-56. En revanche, le cortex préfrontal ne montre pas de pics de densité de récepteurs D1 et D2 jusqu'à la fin de l'adolescence et le début de l'âge adulte. ^{57, 58}. Des changements similaires dans le développement ont été mis en évidence dans d’autres systèmes liés aux récompenses, notamment les récepteurs aux cannabinoïdes. ⁵⁹. On ne sait toujours pas comment les changements dans les systèmes dopaminergiques peuvent être liés à un comportement motivé, car la controverse reste de savoir si la sensibilité à la récompense est modulée par les systèmes dopaminergiques (par exemple, ^{60, 61}) et s’il s’agit de systèmes dopaminergiques moins actifs ou hypersensibles (par exemple, ^{62, 63}). Cependant, étant donné les changements radicaux dans les circuits riches en dopamine pendant l'adolescence, il est probable que cela soit lié aux changements de sensibilité aux récompenses distinctes de l'enfance ou de l'âge adulte. ^{50, 64}. Outre les changements importants dans les récepteurs de la dopamine, il existe également des changements hormonaux dramatiques qui se produisent pendant l'adolescence et qui mènent à la maturité sexuelle et influent sur l'activité fonctionnelle dans les circuits frontostriataux. ⁶⁵Cependant, une discussion détaillée dépasse le cadre de cet article, voir ^{66, 67} pour des revues détaillées sur le sujet.

Des études d'imagerie humaine ont commencé à fournir un soutien pour renforcer les connexions des circuits frontostriataux riches en dopamine, à travers le développement. Utilisation de l'imagerie tenseur de diffusion et de la résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), Casey et ses collègues ^{68, 69} et d'autres ⁷⁰ ont montré une plus grande force dans les connexions distales au sein de ces circuits à travers le développement et ont lié la force de connexion entre les régions préfrontales et striatales avec la capacité à engager efficacement un contrôle cognitif chez des individus en développement typiques et atypiques ^{68, 69}. Ces études illustrent l’importance de la signalisation dans les circuits corticostriataux qui renforcent la capacité de s’engager efficacement dans le contrôle cognitif.

De même, les études de neuro-imagerie fonctionnelle humaine montrent de plus en plus de preuves de l'interaction de systèmes sous-corticaux tels que le striatum et le cortex préfrontal pour donner lieu à un comportement à risque observé chez les adolescents. ⁷¹. La majorité des études d'imagerie se sont concentrées sur l'une ou l'autre des régions montrant que le cortex préfrontal, supposé contribuer à l'amélioration du contrôle cognitif lié à l'âge ^72-78 subit une maturation retardée ^{4, 79, 80} tandis que les régions striatales sensibles à la nouveauté et aux manipulations de récompense se développent plus tôt ^{74, 81}. Plusieurs groupes ont montré que les adolescents montraient une activation accrue du striatum ventral en prévision et / ou recevaient des récompenses par rapport aux adultes. ^{6, 15, 17, 18}, mais d'autres signalent une hypo-réactivité ⁸².

Une des premières études à examiner les processus liés aux récompenses dans tout le spectre du développement de l'enfance à l'âge adulte a été réalisée par Galvan et ses collègues. ⁶ en années 6 à 29. Ils ont montré que l’activation striatale ventrale était sensible aux différentes ampleurs de la récompense monétaire ⁴⁹ et que cette réponse était exagérée à l'adolescence par rapport aux enfants et aux adolescents ⁶ (voir Figure 3), indiquant une augmentation du signal ⁶ ou activation plus soutenue ⁸³. Contrairement au striatum ventral, les régions préfrontales orbitales présentaient un développement prolongé au cours de ces âges (Figure 2b).

Figure 3

Activité tripartite ventrale récompensant et association à la prise de risque. Localisation du striatum ventral dans le plan axial (panneau de gauche), activée avec récompense (panneau du milieu) et en corrélation avec la prise de risque (panneau de droite) (adapté de ^{6, 16})

Mais, en quoi ce renforcement de la signalisation dans le striatum ventral est-il lié au comportement? Dans une étude de suivi, Galvan et ses collègues ¹⁶ ont examiné l'association entre l'activité dans le striatum ventral et une grande récompense monétaire avec des mesures de trait de personnalité et de prise de risque et d'impulsivité. Des échelles d'évaluation anonymes d'auto-évaluation du comportement à risque, de la perception du risque et de l'impulsivité ont été acquises dans son échantillon de personnes âgées de 7 à 29. Galvan et al. a montré une association positive entre l’activité du striatum ventral et une forte récompense et la probabilité de comportement à risque (voir Figure 3) Ces résultats sont cohérents avec les études d'imagerie chez l'adulte montrant une activité striatale ventrale avec des choix risqués ^{84, 85}.

Pour soutenir davantage une association entre le comportement à risque des adolescents et la sensibilité à la récompense telle qu'indiquée par une réponse striatale ventrale exagérée, Van Leijenhorst et ses collègues ¹⁸ testé cette association en utilisant une tâche de jeu. La tâche incluait des paris à faible risque avec une forte probabilité d'obtenir une petite récompense monétaire et des paris à haut risque avec une probabilité plus faible d'obtenir une plus grande récompense monétaire. Les résultats de l'IRMf ont confirmé que les choix à haut risque étaient associés au recrutement striatal ventral, tandis que les choix à faible risque étaient associés à l'activation dans le cortex préfrontal médial ventral. Ces résultats sont cohérents avec l’hypothèse selon laquelle les comportements à risque à l’adolescence sont associés à un déséquilibre causé par différentes trajectoires développementales des régions du cerveau sous-corticales et régulatrices préfrontales compatibles avec notre modèle d’adolescence neurobiologique.

Bien qu'il semble y avoir une association entre le comportement de prise de risque et l'activation du striatal ventral, dans l'étude de Galvan ¹⁶ aucune corrélation n'a été signalée entre l'activité striatale ventrale et l'impulsivité. Les indices d'impulsivité étaient plutôt corrélés à l'âge, ce qui correspond à de nombreuses études d'imagerie montrant un développement linéaire avec l'âge dans le recrutement cortical préfrontal lors de tâches de contrôle des impulsions. ^{7, 75, 77} (et voir les critiques de ^{34, 86}). De plus, des études récentes ont montré que les scores d'impulsivité étaient inversement corrélés au volume du cortex préfrontal médial ventral dans un échantillon de garçons en bonne santé (7 – 17yrs). ⁸⁷. Enfin, des études sur des populations cliniques caractérisées par des problèmes d’impulsivité, tels que le TDAH, ont montré un contrôle insuffisant des impulsions et une activité réduite dans les régions préfrontales par rapport aux témoins, ^{88, 89} mais ne montre pas de réponses élevées aux incitations ⁹⁰.

Ces résultats fournissent un support empirique neurobiologique en faveur d’une dissociation des constructions liées à la prise de risque et à la sensibilité à la récompense de celle de l’impulsivité, le premier présentant un motif curviligne et le second un motif linéaire (voir ci-dessous). Figure 2 B). Ainsi, les choix et le comportement des adolescents ne peuvent pas être expliqués par l'impulsivité ou le développement prolongé du cortex préfrontal seul. Il faut plutôt considérer les régions sous-corticales de motivation pour expliquer pourquoi le comportement des adolescents est non seulement différent de celui des adultes, mais également des enfants. Ainsi, le striatum ventral semble jouer un rôle dans les niveaux d'excitation ^{82, 91} et affect positif ¹⁵ lors de la réception de récompenses, ainsi que de la propension à rechercher des sensations et à prendre des risques ^{16, 91}. Plus important encore, ces résultats suggèrent que pendant l'adolescence, certaines personnes pourraient être plus enclines à adopter des comportements à risque en raison de changements développementaux parallèlement à la variabilité de la prédisposition d'un individu à adopter un comportement à risque plutôt qu'à de simples changements d'impulsivité.

Un domaine scientifique moins pris en compte consiste à déterminer comment le contrôle cognitif et les systèmes motivationnels interagissent au cours du développement. Comme mentionné précédemment, Ernst et ses collègues ^{35, 36} ont montré que la promesse d’une récompense monétaire facilitait davantage le comportement de contrôle cognitif chez les adolescents que chez les adultes. Geier et al. ¹⁷ ont récemment identifié les substrats neuronaux de cette régulation à la hausse cognitive à l'aide d'une variante d'une tâche antisaccade au cours d'une imagerie cérébrale fonctionnelle. Chez les adolescents et les adultes, les essais pour lesquels l'argent était en jeu ont accéléré les performances et facilité la précision, mais cet effet a été plus important chez les adolescents. Après avoir appris que le prochain essai serait récompensé, les adolescents ont montré une activation exagérée dans le striatum ventral lors de la préparation et de l'exécution ultérieure de l'antisaccade. Une réponse exagérée a été observée chez les adolescents dans les régions préfrontales situées le long du sillon précentral, ce qui est important pour le contrôle des mouvements oculaires, suggérant une régulation à la hausse liée aux récompenses dans les régions témoins.

Les récompenses, comme suggéré ci-dessus, peuvent améliorer et réduire les comportements orientés vers les objectifs. L’observation selon laquelle les adolescents prennent plus de risques lorsque les indices d’appétit sont présents que les absents lors de tâches de jeu fait ressortir cet argument (par exemple, ³⁷). Dans une récente étude d'imagerie ²⁰, Somerville et al. identifié les substrats neuronaux de la régulation à la baisse des régions de contrôle avec des signaux appétitifs. Somerville et al. Les participants testés d’enfants, d’adolescents et d’adultes effectuaient une tâche de Go Nogo avec des signaux sociaux appétitifs (visages heureux) et des signaux neutres. La performance de la tâche aux indices neutres a montré une amélioration constante avec l’âge de cette tâche de contrôle des impulsions. Toutefois, lors d'essais pour lesquels l'individu devait résister aux signaux d'appétit, les adolescents n'ont pas montré l'amélioration attendue en fonction de l'âge. Cette diminution de la performance pendant l'adolescence s'est accompagnée d'une activité accrue dans le striatum. À l'inverse, l'activation dans le gyrus frontal inférieur était associée à la précision globale et montrait un changement linéaire avec l'âge pour les essais Nogo versus Go. Pris ensemble, ces résultats impliquent une représentation striatale ventrale exagérée des signaux d'appétence chez les adolescents en l'absence d'une réponse de contrôle cognitif mature.

Ensemble, ces données suggèrent que, bien que les adolescents en tant que groupe soient considérés comme des preneurs de risques ⁴¹, certains adolescents seront plus enclins que d’autres à adopter des comportements à risque, ce qui les exposera potentiellement davantage à des résultats négatifs. Ces résultats soulignent l'importance de prendre en compte la variabilité individuelle lors de l'examen de relations complexes cerveau-comportement liées à la prise de risque et à l'impulsivité dans les populations en développement. De plus, ces différences individuelles et développementales peuvent aider à expliquer la vulnérabilité chez certaines personnes à la prise de risque associée à la consommation de substances et, en définitive, à la dépendance. ⁶⁴.

Consommation et abus de substances psychoactives chez les adolescents

L'adolescence marque une période d'expérimentation accrue de drogues et d'alcool ⁹², l'alcool étant la substance la plus consommée par des adolescents ^{11, 93, 94}. L’utilisation précoce de ces substances, telles que l’alcool, est un facteur fiable de dépendance et d’abus ultérieurs ⁹⁵. Compte tenu de la montée de la dépendance à l'alcool entre l'adolescence et l'âge adulte, inégalée à tout autre stade de développement ⁹⁶, nous nous concentrons principalement sur un examen sélectif de son utilisation et de son abus chez les adolescents et de leurs propriétés motivationnelles.

L’alcool ainsi que d’autres substances abusives, notamment la cocaïne et les cannabinoïdes, ont des propriétés renforçantes. Ces substances influencent la transmission de la dopamine mésolimbique lors des activations aiguës des neurones dans les circuits frontolimbiques riches en dopamine, y compris le striatum ventral. ^97-99. Comme suggéré par Hardin et Ernst (2009) ⁹², l’utilisation de ces substances peut exacerber une réponse du striatum ventral déjà améliorée, ce qui accroît ou renforce les propriétés de renforcement du médicament. Robinson et Berridge ^{61, 63, 100} ont suggéré que ces drogues pouvaient «détourner» les systèmes associés à des incitations à la consommation de drogues comme le striatum ventral, régulant ainsi les régions de contrôle préfrontales de haut en bas.

La majorité des travaux empiriques sur la consommation d'alcool chez les adolescents ont été effectués sur des animaux, compte tenu des contraintes éthiques à remplir pour réaliser de telles études sur des adolescents. Les modèles animaux d'éthanol fournissent également le plus de preuves d'effets différentiels de l'alcool chez les adolescents par rapport aux adultes et concordent avec les découvertes chez l'homme d'adolescents ayant une insensibilité relative aux effets de l'éthanol. Spear et ses collègues ont montré que les rats adolescents, par rapport aux adultes, sont moins sensibles aux effets sociaux, moteurs, de la sédation, du sevrage aigu et de la «gueule de bois» de l'éthanol. ^101-103. Ces résultats sont significatifs dans la mesure où nombre de ces effets servent d'indices pour limiter l'ingestion chez l'adulte. ¹¹. De même, lorsque les adolescents sont insensibles aux signaux pouvant aider à limiter leur consommation d'alcool, des effets positifs de l'alcool, tels que la facilitation sociale, peuvent encourager davantage la consommation d'alcool. ¹⁰⁴. La plupart des comportements à risque chez l'homme, y compris l'abus d'alcool, se produisent dans des situations sociales ²³, poussant potentiellement les adolescents vers une plus grande consommation d’alcool et de drogues lorsque ce comportement est valorisé par leurs pairs.

Comment le cerveau est-il altéré par la consommation et l'abus d'alcool à l'adolescence par rapport aux adultes? Alors que les adolescents peuvent être moins sensibles à certains effets comportementaux de l'alcool, ils semblent plus sensibles à certains effets neurotoxiques ⁹⁴. Par exemple, des études physiologiques (par exemple, ¹⁰⁵) montrent une plus grande inhibition induite par l'éthanol des potentiels synaptiques médiés par NMDA et une potentialisation à long terme des coupes de l'hippocampe chez les adolescents par rapport aux adultes. L'exposition répétée à des doses intoxicantes d'éthanol produit également des déficits de mémoire dépendant de l'hippocampe plus importants ^{106, 107} et une exposition prolongée à l'éthanol a été associée à une augmentation de la taille de la colonne vertébrale dendritique ¹⁰⁸. Ces dernières découvertes de modifications de la colonne dendritique suggèrent une modification des circuits cérébraux qui pourrait stabiliser le comportement provoquant une dépendance. ⁹⁴.

Les données des études d'imagerie cérébrale fournissent des preuves parallèles chez l'homme des effets neurotoxiques de l'alcool sur le cerveau. Un certain nombre d'études ont montré une altération de la structure et des fonctions du cerveau chez les adolescents et les jeunes adultes alcooliques ou toxicomanes par rapport aux individus en bonne santé. Ces études montrent des volumes frontaux et hippocampiques plus petits, une microstructure altérée de la substance blanche et une mémoire plus faible ^109-113. De plus, ces études montrent des associations positives entre les volumes de l'hippocampe et l'âge de la première utilisation ¹⁰⁹ ce qui suggère que le début de l'adolescence peut être une période de risque accru d'effets neurotoxiques de l'alcool. La durée, corrélée négativement avec le volume de l'hippocampe, peut aggraver cet effet.

Actuellement, seules quelques études ont examiné l'activité cérébrale fonctionnelle sur des stimuli liés à la drogue ou à l'alcool (c.-à-d. Des images d'alcool) chez des adolescents. ¹¹⁴, bien que ce soit un domaine de recherche futur (voir ¹¹⁵). Des études sur des populations à haut risque (par exemple, la charge familiale de dépendance à l'alcool) suggèrent que des troubles du fonctionnement frontal sont apparents avant l'exposition à la drogue (par exemple ^{116, 117}) et peut prédire une consommation ultérieure ^{118, 119}. Cependant, dans une étude comportementale précoce sur les effets de l'alcool chez les garçons de 8 âgés de moins de 15 présentant un risque familial faible ou élevé ¹²⁰, la découverte la plus significative était peu, voire pas du tout, de changement de comportement ou de problème lors des tests d’intoxication - même après l’administration de doses données ayant été enivrantes dans une population adulte. Ces effets neurotoxiques, associés à une sensibilité accrue aux effets motivationnels de l’alcool et à l’apparition d’un contrôle plus négatif du contrôle du haut vers le bas de la face avant même avant l’exposition à la consommation de drogue ¹¹⁶ peut mettre en place un traitement à long terme de l'abus d'alcool et de drogues bien au-delà de l'adolescence ^{118, 119}.

Conclusions

Ensemble, les études décrites soutiennent une conception du développement du cerveau chez les adolescents caractérisée par une tension entre les systèmes émergents «ascendants» qui expriment une réactivité exagérée aux stimuli de motivation et les régions de contrôle cognitif «descendantes» en cours de maturation. Ce système ascendant associé à des comportements à la recherche de sensations et à la prise de risque perd progressivement son avantage concurrentiel avec l’émergence progressive d’une régulation «descendante» (par exemple, ^{2, 7, 15, 23, 64, 121-123}). Ce déséquilibre entre ces systèmes en développement à l'adolescence peut conduire à une vulnérabilité accrue aux comportements à risque et à une susceptibilité accrue aux propriétés motivationnelles des substances psychoactives.

Cette revue fournit des preuves comportementales, cliniques et neurobiologiques permettant de dissocier ces systèmes sous-cortico-corticaux du développement. Les données comportementales issues des tâches de laboratoire et des évaluations faites par les enfants, les adolescents et les adultes (par exemple, ^{18, 20, 37, 42}) suggèrent un développement curviligne de la recherche de sensations avec une flexion maximale approximativement comprise entre les années 13 et 17, tandis que l’impulsivité décroît de façon linéaire d’un développement à l’autre, de l’enfance au début de la vie adulte. Les études d'imagerie humaine montrent des modèles d'activité dans les régions cérébrales sous-corticales sensibles à la récompense (striatum ventral) parallèles aux données comportementales. Plus précisément, ils montrent un schéma de développement curviligne dans ces régions et l'ampleur de leur réponse est associée à des comportements à risque. En revanche, les régions préfrontales, qui jouent un rôle important dans la régulation descendante du comportement, présentent un schéma de développement linéaire analogue à celui observé dans les études comportementales sur l’impulsivité. De plus, les troubles cliniques avec des problèmes de contrôle des impulsions montrent une activité préfrontale moindre, reliant davantage les substrats neurobiologiques à la construction phénotypique de l'impulsivité.

La tension entre les régions sous-corticales par rapport aux régions corticales préfrontales pendant cette période peut servir de mécanisme possible pour la prise de risque accrue observée, y compris la consommation et l'abus d'alcool et de drogues. La majorité des adolescents ont essayé l'alcool ⁹³, mais cela ne conduit pas nécessairement à des abus. Les personnes moins régulées par le haut peuvent être particulièrement sensibles à l'alcool et à la toxicomanie, comme le suggèrent les études menées auprès de populations à haut risque montrant une altération du fonctionnement frontal avant l'exposition à l'alcool et aux drogues (par exemple: ^{116, 117}). Dans le contexte de notre modèle neurobiologique de l'adolescence, ces individus auraient un déséquilibre encore plus important dans le contrôle cortico-sous-cortical. Ces résultats sont également conformes aux résultats cliniques observés chez les populations de TDAH présentant une activité préfrontale réduite et quatre fois plus susceptibles de développer un trouble lié à l'utilisation de substances que les témoins sains ¹²⁴. Ce déséquilibre dans le contrôle cortico-sous-cortical serait encore aggravé par l'insensibilité de l'adolescence aux effets moteurs et sédatifs de l'alcool qui pourraient autrement aider à limiter la consommation, et aux effets positifs de l'alcool sur la facilitation sociale, susceptibles d'encourager davantage la consommation d'alcool. ¹⁰⁴. Comme le montrent Steinberg et ses collègues ^{23, 41}, les comportements les plus à risque, y compris l’abus d’alcool et de drogues, se produisent dans des situations sociales. Ainsi, la consommation d’alcool et de drogues peut être encouragée et entretenue par des pairs lorsque ce comportement est valorisé.

L'un des défis des travaux liés à la toxicomanie est la mise au point de marqueurs biocomportementaux pour l'identification précoce du risque de toxicomanie et / ou pour l'évaluation des résultats d'interventions / traitements. Nos résultats suggèrent que les défis comportementaux nécessitant un contrôle cognitif en présence d'indices d'appétit tentants pourraient être des marqueurs potentiels utiles. Des exemples de telles analyses comportementales incluent des tâches de jeu avec des conditions de risque élevé et faible ou de "chaud" et de "froid" décrites dans cette revue. ^{18, 37} ou de simples tâches de contrôle des impulsions nécessitant la suppression d'une réponse à un signal appétitif / tentant ²⁰. Ces tâches rappellent la tâche de retard de gratification développée par Mischel ¹²⁵. En fait, la performance sur des tâches simples de contrôle des impulsions telles que celles chez les adolescents et les adultes a été associée à leur performance en tant que tout-petits sur la tâche de retard de gratification ^{28, 29}. Mischel et ses collègues ont montré le haut niveau de stabilité et la valeur prédictive de cette tâche dans la vie future. Concernant la toxicomanie, ils ont montré que la capacité de retarder la gratification en tant que tout-petit prédit moins de toxicomanie (par exemple, la cocaïne) plus tard dans la vie ¹²⁶. Dans nos travaux actuels, nous commençons à utiliser une combinaison de ces tâches pour identifier les substrats neuronaux de cette capacité à mieux comprendre les facteurs de risque potentiels d’abus de substances.

Ensemble, ces données suggèrent que, bien que les adolescents en tant que groupe soient considérés comme des preneurs de risques ⁴¹, certains adolescents seront plus enclins que d’autres à adopter des comportements à risque, ce qui les exposera potentiellement davantage à des résultats négatifs. Cependant, la prise de risque peut être assez adaptative dans les bons environnements. Donc, plutôt que d’essayer d’éliminer les comportements de prise de risque des adolescents qui n’ont pas porté leurs fruits jusqu’à présent ²³, une stratégie plus constructive peut consister à donner accès à des activités risquées et passionnantes (par exemple, des programmes après l’école avec une escalade au mur à l’intérieur de la porte) dans des environnements contrôlés et à limiter les possibilités de prise de risques néfastes. Le cerveau de l'adolescent étant le reflet de ses expériences, grâce à ces opportunités de prise de risques sûres, l'adolescent peut façonner un comportement à long terme en ajustant les connexions entre les régions de contrôle descendantes et les lecteurs ascendants avec la maturité de ce circuit. Les autres stratégies efficaces sont les thérapies cognitivo-comportementales qui mettent l’accent sur les capacités de refus ou le contrôle cognitif afin de réduire les comportements à risque. ¹²⁷. Les résultats soulignent l'importance de prendre en compte la variabilité individuelle lors de l'examen des relations complexes cerveau-comportement liées à la prise de risque et à l'impulsivité dans les populations en développement. De plus, ces différences individuelles et développementales peuvent aider à expliquer la vulnérabilité chez certaines personnes à la prise de risque associée à la consommation de substances psychoactives et, finalement, à la dépendance.

Remerciements

Bibliographie