A serdülők agyának neurobiológiája és viselkedése: az anyaghasználati rendellenességekre gyakorolt ​​hatások (2010)

Bevezetés

A serdülőkor a fejlődési átmeneti időszak, amikor sok változás tapasztalható egyidejűleg, beleértve a fizikai érettséget, a függetlenség ösztönzését, a társadalmi és a kölcsönös kölcsönhatások fokozott megjelenését, valamint az agy fejlődését. ^1-3. Ez a fejlődési időszak egy olyan idő is, amelyet a kockázatos magatartások alakulása jellemez, beleértve a kábítószerekkel és az alkohollal való kísérletezést, a bűnözői tevékenységet és a nem védett szexet. Ezeknek a kockázatos magatartásoknak a neurális alapjainak megértése kulcsfontosságú annak meghatározásában, hogy melyik tizenéves lehet veszélyben a rossz eredmények miatt, mint például az anyagfüggőség és a visszaélés.

Számos hipotézis állították fel, hogy a serdülők miért lehetnek impulzív és kockázatos magatartásokban. A serdülőkori hagyományos számlák azt sugallják, hogy ez egy olyan fejlődési időszak, amely a kognitív kontroll kapacitások fokozatosan nagyobb hatékonyságához kapcsolódik. Ez a hatékonyság a kognitív kontrollban a prefrontális kéreg érettségétől függ, amit a képalkotás bizonyít. ^4-7 és post mortem vizsgálatok^8-10 a régió folyamatos strukturális és funkcionális fejlődésének bemutatása a fiatal felnőttkorban.

A fokozott kognitív kontroll a prefrontális kéreg kialakulásával összhangban van ennek a képességnek a lineáris növekedésével a gyermekkortól a felnőttkorig. Mégis a szuboptimális választások és a serdülőkorban megfigyelt cselekvések a fejlődést tükrözik ¹¹ a gyermekkori vagy felnőttkori egyediség, amint azt az Országos Egészségügyi Statisztikai Központ is igazolja a serdülők viselkedéséről és halálozásáról ¹². Ha a kognitív kontroll és az éretlen prefrontális kéreg csak a szuboptimális választási magatartás alapját képezi, akkor a gyerekeknek a serdülőknél figyelemre méltóan hasonlónak vagy feltehetően rosszabbnak kell lenniük, mivel kevésbé fejlett prefrontális kéregük és kognitív képességeik ². Ez a felülvizsgálat az elsődleges kérdésre vonatkozik, hogy az agy hogyan változik a serdülőkorban, és ez magyarázhatja a kockázatos és impulzív viselkedést. Emellett példákat mutatunk be arra vonatkozóan, hogy az alkohol és a kábítószer-használat ebben a fejlődési időszakban tovább súlyosbíthatja ezeket a változásokat, és későbbi visszaélésekhez és függőséghez vezethet.

Ahhoz, hogy a serdülőkorban a kognitív és neurobiológiai változásokat pontosan rögzítsük, ezt az időszakot átmenetiként kell kezelni, nem pedig egyetlen pillanatképet. ³. Más szóval, ahhoz, hogy megértsük ezt a fejlődési periódust, a serdülőkorba történő és az onnan történő átmenetek szükségesek ahhoz, hogy megkülönböztessük az adott időszak különböző jellemzőit a többi fejlődési időponthoz képest. Ezért az empirikus adatok, amelyek a kognitív és neurális folyamatok gyermekkorától felnőttkorig terjedő fejlődési pályákat állapítanak meg, elengedhetetlenek ezeknek az átmeneteknek a jellemzéséhez, és ami még fontosabb az agyi vagy viselkedési változások értelmezésének korlátozása a serdülőkorban.

Másodszor, a serdülőkor pontos ábrázolásához szükség van egy finomításra ezen időszak fenotípusos jellemzésében. Például viselkedési szinten a serdülőket gyakran impulzív és nagyobb kockázatvállalók jellemzik, akik szinte szinonimákkal használják ezeket a konstrukciókat. Mégis, ezek a konstrukciók különbözőek, és ennek a megkülönböztetésnek a megértése fontos a fejlődési pályáik és az idegi alapjaik leírásához. Olyan viselkedési, klinikai és neurobiológiai bizonyítékokat szolgáltatunk, amelyek arra utalnak, hogy a kockázatvállalás szorosabban kapcsolódik a környezeti ösztönzőkkel szembeni érzékenységhez (szenzáció-kereső), míg az impulzivitás a kognitív kontroll gyenge felülről lefelé.

Az empirikus megállapítások elméleti megalapozásához a serdülőkortól való hihető neurobiológiai modellt állítunk elő, és azt javasoljuk, hogy ez az idő hogyan fejlesztheti az alkohollal és a kábítószerrel való visszaélések sebezhetőségét. Ennek a felülvizsgálatnak a célja nem a serdülőkori pszichopatologizálás, hanem annak magyarázata, hogy néhány tizenéves, de mások nem érzékenyek az anyaggal való visszaélésre. Mint ilyen, megpróbáljuk azonosítani a potenciális biológiai és viselkedési markereket a beavatkozások korai azonosításához és eredményértékeléséhez.

A serdülőkori neurobiológiai modell

A serdülők fejlődésének neurobiológiai modellje ² amely rágcsálómodellekre épül ^{13, 14} és a serdülőkori közelmúltbeli képalkotó vizsgálatok ^{6, 7, 15-20} ábrán látható ábra 1. Ez a modell azt szemlélteti, hogy a szubkortikális és prefrontális felülről lefelé irányuló ellenőrző régiókat együttesen kell tekinteni. A rajzfilmek különböző fejlődési pályákat mutatnak ezeknek a régióknak a jelzésére, a limbikus előrejelzések a prefrontális ellenőrzési régióknál korábban fejlődnek. A modell szerint a serdülők torzítják a funkcionálisan érett szubkortikát a kevésbé érett kortikális áramkörökhöz képest a serdülőkorban (azaz a rendszerek támaszkodása közötti egyensúlytalanság), összehasonlítva a gyerekekkel, akik számára ez a frontolimbikus áramkör még fejlődik; összehasonlítva a felnőttekkel, akik számára ezek a rendszerek teljesen érettek. A fejlesztés és a tapasztalat révén a funkcionális összeköttetés ezen régiók között erősödik, és mechanizmusot biztosít a szubkortikális rendszerek felülről lefelé történő modulálására ⁷. Így a frontostriatriális áramkör és a kapcsolatok funkcionális erősítése ezen áramkörön belül olyan mechanizmust biztosíthat, amely elmagyarázza mind az impulzivitás, mind a kockázatvállalás változásait a fejlődés során.

ábra 1

A ventrális striatális és prefrontális kéreg (PFC) kölcsönhatásainak rajzfilmmodellje a fejlődés során. A mélyebb szín nagyobb regionális jelzést jelez. A vonal a funkcionális kapcsolatot jelzi, a szilárd vonal jelzi az érett kapcsolatot és a pontozott vonalat ...

Ez a modell összhangban áll a korábbi modellekkel ^21-24 azzal, hogy alapot ad a gyermekkortól a felnőttkorig bekövetkező viselkedésnél észlelt nemlineáris inflációkhoz, mivel a szubkortikális előrejelzések korábbi érettsége a kevésbé érett, lefelé eső prefrontálisakhoz képest. Pontosabban a triadikus modell ²¹ javasolja, hogy a motivált viselkedés három különálló neurális áramkörrel rendelkezzen (megközelítés, elkerülés és szabályozási). A megközelítési rendszert nagymértékben szabályozza a ventrális striatum, az amygdala elkerülési rendszere és végül a prefrontális kéreg szabályozási rendszere. ²⁵. A jelenlegi modell nagymértékben különbözik másoktól, hogy az agyi változások empirikus bizonyítékain alapul, nemcsak a serdülőkortól a felnőttkorig történő átmenetben, hanem inkább az átmenetben. bele serdülőkortól gyermekkorától és később kívül serdülőkortól a felnőttkorig. Ezenkívül a modell nem azt sugallja, hogy a striatum és az amygdala specifikus a megközelítésre és az elkerülő viselkedésre, mivel nemrégiben végzett tanulmányok mutatják e struktúrák valens függetlenségét. ²⁶, hanem olyan rendszerek, amelyek fontosak a környezettel kapcsolatos motivációs és érzelmi szempontból releváns jelzések felismerésében, amelyek a magatartást torzíthatják. Ebben a felülvizsgálatban a serdülőkorban a viselkedési és emberi képalkotási tanulmányok legfrissebb bizonyítékait mutatjuk be modellünk összefüggésében, amely bemutatja a gyermekkorból a felnőttkorba való átmenetet.

A serdülőkorúak fenotípusos jellemzése

A kognitív kontroll egyik formája a hosszú távú célok kísértésének ellenállása. Ennek a képességnek a megszűnése azt sugallta, hogy a serdülők kockázatos viselkedésének középpontjában áll ²⁷. A kognitív kontroll, amely magában foglalja a kísértésektől vagy azonnali kielégítés késleltetését, a társadalmi, fejlődési és kognitív pszichológia összefüggésében került tanulmányozásra. Fejlődően ezt a képességet úgy mérjük, hogy egy kisgyermek képes-e ellenállni azonnali jutalomnak (pl. Egy cookie-nak) egy nagyobb jutalom mellett (pl. Két cookie) ²⁸. Bár az egyének a felnőttek körében is változóak, a fejlődési vizsgálatok azt mutatják, hogy a fejlődési ablakok az egyén különösen érzékenyek a kísértésekre. Ezt a képességet úgy írták le, mint egy impulzuskontroll formáját ²⁹ és sokoldalú ^{30, 31}, de operatívan definiálható úgy, hogy képes a célirányos viselkedést a kiemelkedő, versengő inputok és cselekvések szem előtt tartásával megvalósítani ³².

Történelmileg a fejlődési tanulmányok a kognitív kontroll kapacitás folyamatos javulását mutatják a csecsemőktől a felnőttkorig ³³. Ezt a megfigyelést a kontrollált laboratóriumi beállítások kísérleti paradigmáinak számos viselkedési bizonyítéka támasztja alá, beleértve az olyan paradigmákat, mint a Go-NoGo feladat, a Simon feladat, és a feladat-kapcsolási paradigmákat, amelyek megkövetelik a résztvevők számára, hogy felülírják az előremutató választ a helyes megoldás érdekében ^{32, 34}. Azonban, ha előnyös az ösztönzővel kapcsolatos válaszok elnyomása, a kognitív kontroll szenved ²⁰. Ez a csökkentett kontroll különösen nyilvánvaló a serdülőkorban, amikor a szexuális és kábítószerrel kapcsolatos viselkedések csúcspontja nem optimális. ^{3, 11, 12, 14}. Ezek a megfigyelések arra utalnak, hogy a kognitív kontroll fejlődési pályái komplexek és érzelmileg feltöltött vagy megerősítő kontextusokkal (pl. Társadalmi és szexuális kölcsönhatások) modulálhatók, amelyekben a kognitív kontroll igények kölcsönhatásba lépnek a motivációs hajtásokkal vagy folyamatokkal.

A motiváció legalább kétféleképpen modulálhatja a kognitív kontrollt. Először is, egy adott feladatban való teljesítményért jutalmazva az emberek keményebben dolgozhatnak és végül jobban teljesítenek, mint ha nem jutalmazzák ¹⁷. Másodszor, az ellenőrzés gyakorlásának képessége megkérdőjelezhető, ha szükség van arra, hogy elnyomják a gondolatokat és cselekvéseket az étvágygerjesztők felé ²⁰. A serdülők fejlődésének legújabb tanulmányai megkezdték a kognitív kontroll kapacitás összehasonlítását viszonylag semleges versus motivációs kontextusokban. Ezek a tanulmányok arra utalnak, hogy a környezeti jelzésekre való érzékenység változása, különösen a jutalomalapúak a fejlődés különböző pontjain, és a motiváció egyedülálló hatását sugallják a kognícióra a serdülőkorban.

A következő részben kiemeljük a legfrissebb tanulmányokat arról, hogy a serdülők viselkedése az érzelmileg feltöltött kontextusokban a felnőttekhez viszonyítva különbözik.

Például Ernst és munkatársai ^{35, 36} az antiszaccade feladatok teljesítményét pénzügyi jutalmak ígéretével vizsgálták meg bizonyos kísérletek pontos teljesítményére, de nem másokra. Az eredmények azt mutatták, hogy a jutalom ígérete, a serdülőkori kognitív kontroll magatartás több mint a felnőtteknél, egy olyan megállapítás, amelyet megismételtünk ¹⁷ és a közelmúltban kiterjesztették a szociális jutalmakra (pl. boldog arcok ²⁰).

Míg az előző példák a tizenévesek ösztönzésével fokozott teljesítményt mutatnak, a jutalmak csökkenthetik a teljesítményt, amikor elnyomják a nagy nyereséghez vezető jutalmakra adott válaszokat. Például egy olyan szerencsejáték-feladatot használva, amelyben a döntéshozatal során azonnal jutalom-visszajelzést nyújtottak („forró” próbák, amelyek fokozták a feladatot kiváltott érzelmi arousal), vagy visszatartották a döntést követően („hideg” szándékos döntéshozatali kísérletek), Figner és munkatársai ³⁷ kimutatta, hogy a serdülők aránytalanul kockázatosabbak voltak, mint a felnőttek, de csak a „meleg” állapotban. Hasonló feladatot használva az Iowa Szerencsejáték Feladat, Cauffman és kollégák ³⁸ kimutatták, hogy ez a jutalmak a jutalmakra és az ösztönzőkre valóban a serdülőkorban csúcsra kerülnek, a késői gyermekkortól a serdülőkorig folyamatosan növekvő tendenciát mutatva a kedvezőbb lapokkal, majd a késő serdülőkortól a felnőttkorig tartó csökkenés. Ezek az eredmények egy görbe vonalú funkciót mutatnak be, amely nagyjából az 13 és az 17 között csúcsosodik, majd csökken ²⁷. Míg az Iowa Szerencsejáték-feladattal kapcsolatos korábbi megállapítások lineáris növekedést mutattak az életkorban ³⁹ezek a tanulmányok nem tekintették az életkorot folyamatosan, és nem csak a kártyák előnyös fedőlapjait vizsgálták.

A közelmúltbeli tanulmányok arra utaltak, hogy a társadalmi kontextusok, különösen a társak, motivációs cue-ként is szolgálhatnak, és csökkenthetik a serdülőkorban a kognitív kontrollt. Bebizonyosodott, hogy a serdülők társaik által használt anyagok mértéke közvetlenül arányos az alkohollal vagy illegális anyagokkal, amelyeket maguk a serdülők fognak használni. ⁴⁰. Egy szimulált vezetési feladatot használva Gardner és munkatársai ⁴¹ kimutatták, hogy a serdülők kockázatosabb döntéseket hoznak társaik jelenlétében, mint amikor egyedül vannak, és hogy ezek a kockázatos döntések lineárisan csökkennek az életkorral ^{23, 40}.

Összességében ezek a tanulmányok arra utalnak, hogy a serdülőkorban a potenciális jutalom motivációs jelei különösen kiemelkedőek, és jobb teljesítményt eredményezhetnek, ha megerősítő vagy jutalmazott eredményként szolgálnak, hanem a kockázatosabb döntésekhez vagy a szuboptimális döntésekhez. Ez utóbbi esetben a motivációs cue csökkentheti a hatékony célorientált viselkedést. Ezen túlmenően ezek a tanulmányok arra utalnak, hogy a jutalmak a jutalmakra és az érzékelési keresési viselkedésre különböznek az impulzivitástól, amely nagyon eltérő fejlődési mintázatokkal rendelkezik (görbületi funkció, szemben a lineáris funkcióval). Ezt a megkülönböztetést a Steinberg et al. ⁴² az érzékeléskeresés és az impulzivitás önjelentésének mérése. Megvizsgálták, hogy az 1000 és az 10 korosztályai között az 30 és 10 közötti 15 egyének között különböző ütemtervek mentén alakulnak-e ki az érzékeléskeresés és az impulzivitás gyakran összekapcsolódó konstrukciói. Az eredmények azt mutatták, hogy az érzéskeresés és az életkor közötti különbségek görbületi mintázatot mutatnak, az érzéskeresés csúcsai az XNUMX és az XNUMX évek között növekedtek, és ezután csökkentek vagy stabilak maradtak. Ezzel ellentétben az impulzivitás életkori különbségei lineáris mintázatot követnek, az impulzivitást pedig az életkorral lineárisan csökkentették (lásd ábra 2 A). Ezek a megállapítások és a laboratóriumi vizsgálatok eredményei azt sugallják, hogy a serdülőkorban a kockázatvállalásra való fokozott sebezhetőség „az oka annak, hogy viszonylag nagyobb hajlamok keresnek az izgalomra és viszonylag éretlen kapacitásra az önkontroll számára, amelyek jellemzőek erre a fejlődési időszakra” ⁴².

ábra 2

Különböző fejlődési kurzusok illusztrációja az érzékelésre és az impulzivitásra. A. panel Az érzés-kereső és az impulzivitás kora függvényében ábrázolva ⁴²). B. panel: A jutalomra érzékeny agyi régiók aktivitási mintázata ...

A serdülőkori neurobiológia

Amint azt a serdülőkori modellünkben jeleztük, a kognitív és motivációs viselkedéshez kapcsolódó két kulcsfontosságú régió a prefrontális kéreg, a kognitív kontroll szempontjából fontos. ⁴³ és a striatum kritikus fontosságú az új és jutalmazó jelzések felismerésében és megismerésében a környezetben ⁴⁴. A legutóbbi állat- és emberi képalkotási munkát kiemeltük a neurobiológiai változásokon, amelyek támogatják ezeket a motivációs és kognitív rendszereket a fejlõdés során az érzékelési keresés és az impulzivitás fejlõdésére vonatkozó korábbi viselkedési megállapítások összefüggésében. Az alulról felfelé irányuló prefrontális régiók lineáris fejlesztésének korábban leírt egyensúlyhiányos modelljét használjuk egy görbe vonalú függvényhez viszonyítva az alulról felfelé irányuló striatális régiók fejlesztéséhez, amelyek a környezetben lévő kiemelkedő jelek észlelésében részt vesznek a megállapítások megalapozásában. Kulcsfontosságú az áramkörök vizsgálata, nem pedig a konkrét regionális változások, különösen a célorientált viselkedés különböző formáit alátámasztó frontosztriatív körökben. Ez a perspektíva elhagyja a mezőt attól, hogy megvizsgálja, hogy az egyes régiók milyen mértékben érik el egymástól, hogy hogyan kapcsolódhatnak egymáshoz az összekapcsolt áramkörök összefüggésében.

A szarvasmarha és az emberi munka kimutatta, hogy a striatális és a prefrontális kortikális régiók alakítják a célirányos viselkedést ^{7, 27, 37, 38, 44}. Egy egységnyi felvételek felhasználása majmokon, Pasupathy & Miller ⁴⁵ kimutatta, hogy ha a jutalom-függvények halmazát rugalmasan tanulják, a striatum nagyon korai tevékenysége alapot ad a jutalomalapú társulásoknak, míg később később több deliberatív prefrontális mechanizmust alkalmaznak annak érdekében, hogy fenntartsák a legnagyobb nyereséget optimalizáló viselkedési kimeneteket, ezek a megállapítások a sérüléses vizsgálatokban ^46-48. A striatum szerepét a pre-prefontális régiókban az aktiválás megkezdése előtt a jutalom-kontingensek korai időbeli kódolásában is kiterjesztették az emberekre ⁴⁹. Ezek az eredmények azt sugallják, hogy a régiók közötti kölcsönhatások megértése (összetevői funkcióival együtt); a frontostriatriális áramkörben kritikus a kognitív és motivációs kontroll modell kifejlesztése a serdülőkorban.

A frontostriatusi áramkörök a serdülőkorban jelentősen kidolgozódnak ^50-53 a dopamin rendszer különösen drámai. A dopamin receptorok, a D1 és a D2 sűrűségének csúcsai a striatumban a serdülőkorban jelentkeznek, ezt követően a fiatal felnőttkorban elvesztik ezeket a receptorokat. ^54-56. Ezzel ellentétben a prefrontális kéreg nem mutat csúcsot a D1 és a D2 receptor sűrűségében a késői serdülőkorig és a fiatal felnőttkorig ^{57, 58}. Hasonló fejlődési változásokat mutattak ki más jutalmakkal kapcsolatos rendszerekben, beleértve a kannabinoid receptorokat ⁵⁹. Továbbra is tisztázatlan, hogy a dopamin-rendszerek változásai hogyan kapcsolódhatnak a motivált viselkedéshez, mivel továbbra is ellentmondások merülnek fel, hogy a jutalomérzékenységet a dopamin-rendszerek modulálják-e (pl. ^{60, 61}) és hogy ez kevésbé aktív vagy túlérzékeny dopamin rendszerek eredménye (pl. ^{62, 63}). Tekintettel azonban a dopaminban gazdag áramkörben a serdülőkorban bekövetkezett drámai változásokra, valószínűleg a gyermekkori vagy felnőttkori jutalmakkal szembeni érzékenység változásaihoz kapcsolódik. ^{50, 64}. A dopaminreceptorok jelentős változásai mellett a serdülőkorban is drámai hormonális változások következnek be, amelyek szexuális érettséghez vezetnek, és befolyásolják a funkcionális aktivitást a frontosztriatusi körökben. ⁶⁵azonban egy részletes vita túlmutat e dokumentum keretein belül, lásd ^{66, 67} a témával kapcsolatos részletes értékeléshez.

Az emberi képalkotó vizsgálatok elkezdték támogatni a dopaminban gazdag frontosztriatriális áramkör kapcsolatok erősítését a fejlesztés során. A diffúziós tenzor-képalkotás és a funkcionális mágneses rezonancia (fMRI), Casey és munkatársai ^{68, 69} és mások ⁷⁰ nagyobb erőt mutatnak a távoli kapcsolatokon belül az áramkörökön belül a fejlesztés során, és összekapcsolt erősséggel rendelkeznek a prefrontális és a striatégiák között, és képesek hatékonyan bevonni a kognitív ellenőrzést jellemzően és atipikusan fejlődő egyénekben ^{68, 69}. Ezek a tanulmányok a kortikosztriális áramkörben történő jelzés fontosságát szemléltetik, amelyek támogatják a kognitív kontroll hatékony alkalmazását.

Hasonlóképpen, az emberi funkcionális neurométeres tanulmányokból szerzett bizonyítékok is arra utalnak, hogy a szubkortikus rendszerek, mint a striatum és a prefrontális kéreg kölcsönhatásba lépnek a serdülőkben megfigyelt kockázatos magatartás kialakulásához. ⁷¹. A képalkotó vizsgálatok többsége az egyik vagy a másik régióra összpontosított, amelyek azt mutatják, hogy a prefrontális kéreg a kognitív kontroll életkorral kapcsolatos javulását vizsgálja. ^72-78 késleltetett érlelésen megy keresztül ^{4, 79, 80} míg az újdonságra és a jutalom manipulációkra érzékeny striatusi régiók korábban fejlődtek ^{74, 81}. Számos csoport kimutatta, hogy a serdülők a ventrális striatum fokozott aktiválódását mutatják a felnőttek jutalmának előrejelzése és / vagy fogadása esetén. ^{6, 15, 17, 18}, de mások hypo-válaszreakciót jelentenek ⁸².

Galvan és munkatársai egyike volt az első tanulmányoknak a jutalomhoz kapcsolódó folyamatok vizsgálatára a gyermekkortól egészen a felnőttkorig. ⁶ 6-ban 29 évesek. Megmutatták, hogy a ventrális striatális aktiválás érzékeny volt a monetáris jutalom különböző nagyságrendjeire ⁴⁹ és hogy ez a válasz túlzott volt a serdülőkorban a gyermekek és a serdülők körében ⁶ (Lásd: ábra 3) jelzi a jel növekedését ⁶ vagy tartósabb aktiválás ⁸³. A ventrális striatumban, az orbitális prefrontális régiókban lévő mintával ellentétben, ezekben az időkben elhúzódó fejlődés mutatkozott (2b).

ábra 3

Ventral Striatali tevékenység a kockázatvállalással való jutalomért és társításért. A ventrális striatum lokalizációja axiális síkban (bal oldali panel), amely jutalommal (középső panel) aktiválódik és korrelál a kockázatvállalással (jobb oldali panel) ^{6, 16})

De hogyan kapcsolódik a ventrális striatumban a jelzés továbbfejlesztése a viselkedéshez? Egy követő vizsgálatban Galvan és munkatársai ¹⁶ megvizsgálták a ventrális striatum tevékenysége és a személyiségjellemzők, a kockázatvállalás és az impulzivitás nagy monetáris jutalmának összefüggését. Az 7 29 éves korosztályának mintájában a kockázatos magatartás, a kockázatvállalás és az impulzivitás névtelen önértékelési skáláit kapták. Galvan és mtsai. pozitív összefüggést mutatott a ventrális striatális aktivitás és a nagy jutalom között, valamint a kockázatos magatartás bekövetkezésének valószínűségével (lásd. \ t ábra 3) Ezek az eredmények összhangban vannak a felnőtt képalkotó vizsgálatokkal, amelyek a ventrális striatális aktivitást és a kockázatos döntéseket mutatják ^{84, 85}.

Van Leijenhorst és munkatársai, hogy tovább támogassák a serdülők kockázatos magatartása és a jutalomérzékenység közötti kapcsolatot, amelyet egy eltúlzott ventrális striatális válasz indexel ¹⁸ tesztelték ezt a szövetséget szerencsejáték-feladattal. A feladat közé tartoztak az alacsony kockázatú szerencsejátékok, amelyek nagy valószínűséggel kaptak egy kis pénzbeli jutalmat és a magas kockázatú szerencsejátékokat, kisebb valószínűséggel, hogy nagyobb pénzbeli jutalmat kapjanak. Az fMRI eredmények megerősítették, hogy a magas kockázatú választások a ventrális striatum felvételhez kapcsolódtak, míg az alacsony kockázatú választások a ventrális mediális prefrontális kéreg aktiválásához kapcsolódtak. Ezek az eredmények összhangban vannak azzal a feltevéssel, hogy a serdülőkorban a kockázatos viselkedés a szubkortikális jutalom és a prefrontális szabályozó agyterületek különböző fejlődési pályái által okozott egyensúlytalansághoz kapcsolódik, amely összhangban van a serdülőkori neurobiológiai modellünkkel.

Bár úgy tűnik, hogy összefüggés van a kockázatvállalási viselkedés és a ventrális striatális aktiválás között, a Galvan-vizsgálatban ¹⁶ nem volt összefüggés a ventrális striatális aktivitás és az impulzivitás között. Inkább az impulzivitás-besorolások korreláltak az életkorral, összhangban a képalkotási tanulmányokkal, amelyek lineáris fejlődést mutatnak az életkorral a prefrontális kérgi felvétel során az impulzus-szabályozási feladatok során ^{7, 75, 77} (és megtekintheti a véleményeket ^{34, 86}). Ezenkívül a közelmúltban végzett vizsgálatok kimutatták, hogy az impulzivitás-értékek fordítottan korrelálnak a ventrális mediális prefrontális kéreg térfogatával az egészséges fiúk mintájában (7 – 17yrs) ⁸⁷. Végül, olyan klinikai populációk tanulmányozása, amelyekre jellemző az impulzivitási problémák, mint az ADHD, csökkentett impulzus-szabályozást és csökkent aktivitást mutat a prefrontális régiókban a kontrollokhoz képest. ^{88, 89} de nem mutatnak fokozott válaszokat az ösztönzőkre ⁹⁰.

Ezek az eredmények neurobiológiai empirikus támogatást biztosítanak a konstrukcióknak a kockázatvállalással és a jutalomérzékenységgel kapcsolatos disszociációjához az előbbi görbületi mintázatot mutató impulzivitás és az utóbbi lineáris mintázatával (lásd 2 B ábra). Így a serdülők választásai és viselkedése nem magyarázható egyedül a prefrontális kéreg impulzivitásával vagy elhúzódó fejlődésével. Inkább a motivációs szubkortikális régiókat kell figyelembe venni, hogy megértsük, hogy a serdülők viselkedése nemcsak a felnőttektől, hanem a gyerekektől is. Úgy tűnik tehát, hogy a ventrális striatum szerepet játszik az izgalom szintjén ^{82, 91} és pozitív hatás ¹⁵ jutalmak fogadásakor, valamint a szenzációs keresésre és a kockázatvállalásra való hajlandóságra ^{16, 91}. Ennél is fontosabb, hogy ezek a megállapítások arra utalnak, hogy a serdülőkorban néhány ember hajlamosabb a kockázatos viselkedésre a fejlődési változások miatt, az adott egyén hajlamos a kockázatos viselkedésbe való bekapcsolódás helyett, nem pedig az impulzivitás egyszerű változásaira.

Egy kevésbé figyelt tudományos terület meghatározza, hogy a kognitív kontroll és a motivációs rendszerek hogyan hatnak a fejlődés során. Mint korábban említettük, Ernst és munkatársai ^{35, 36} kimutatta, hogy a monetáris jutalom ígérete a felnőttkori kognitív kontroll magatartást jobban elősegítette. Geier és mtsai. ¹⁷ nemrégiben azonosították a kognitív felfelé irányuló szabályozás neurális szubsztrátjait, a funkcionális agyi képalkotás során egy antiszaccade-feladat egy változatát használva. A serdülők és felnőttek esetében a kísérletek, amelyeknél a tét a tét volt, gyorsították a teljesítményt és megkönnyítették a pontosságot, de ez a hatás nagyobb volt a serdülőknél. A következő kísérletet követően a serdülők túlzott aktiválódást mutattak a ventrális striatumban, miközben előkészítették és ezt követően végrehajtották az antiszakádot. Túlzott választ figyeltek meg a prefrontális régiókban a precentrális szuszpenzió mentén elhelyezkedő serdülőknél, amelyek fontosak a szemmozgások szabályozásában, ami a kontroll-régiókban is jutalom-függő felszabályozásra utal.

A fentiek szerint javasolt jutalmak növelhetik és csökkenthetik a célirányos viselkedést. A megfigyelés, hogy a serdülők több kockázatot vállalnak, ha az étvágygerjesztő jelek jelen vannak a szerencsejáték-feladatok hiányában, ez a pont (pl. ³⁷). Egy közelmúltbeli képalkotó vizsgálatban ²⁰Somerville és mtsai. azonosították a kontroll régiók lefelé történő szabályozásának neurális szubsztrátjait az étvágyas jelekkel. Somerville és mtsai. kipróbált gyermek, serdülők és felnőttek résztvevői, miközben elővigyázatos szociális jeleivel (boldog arcok) és semleges jelzésekkel ellátott go nogo feladatot hajtottak végre. A feladat teljesítése semleges értékekre állandóan javult az életkorral ebben az impulzusvezérlő feladatban. Azoknál a kísérleteknél, amelyekre az egyénnek meg kellett állnia az étvágygerjesztés közeledtével, a serdülők nem mutatták be a várható életkorfüggő javulást. A serdülőkorban ez a teljesítménycsökkenés párhuzamos volt a striatum fokozott aktivitásával. Ezzel ellentétben az alacsonyabb frontális girusban az aktiválás összességében pontossággal társult, és lineáris mintázatot mutatott az életkorhoz képest a nogo és a go kísérletek között. Összefoglalva, ezek a megállapítások túlzott ventrális striatális ábrázolásra utalnak a serdülőkben az érett kognitív kontroll válasz hiányában.

Ezek az adatok együttesen arra utalnak, hogy bár a serdülők csoportként kockázatvállalók ⁴¹egyes serdülők hajlamosabbak, mint mások, hogy kockázatos magatartást vállaljanak, és így nagyobb kockázatot jelentenek a negatív kimenetelekre. Ezek az eredmények hangsúlyozzák az egyéni variabilitás figyelembevételének fontosságát a kockázatvállalás és az impulzivitás komplex agyi viselkedési viszonyainak vizsgálata során. Ezen túlmenően ezek az egyéni és fejlődési különbségek segíthetnek megmagyarázni egyes személyek sebezhetőségét az anyaghasználattal és végső soron a függőséggel kapcsolatos kockázatvállalással kapcsolatban. ⁶⁴.

Anyaghasználat és visszaélés a serdülőknél

A serdülőkor a drogokkal és az alkohollal folytatott fokozott kísérletek időszakát jelzi ⁹², amikor az alkoholt a leginkább tévesen használják az illegális anyagokkal ^{11, 93, 94}. Ezeknek az anyagoknak, például az alkoholnak a korai használata megbízható előrejelzője a későbbi függőségnek és visszaéléseknek ⁹⁵. Tekintettel arra, hogy a serdülőkor és a felnőttkor közötti alkoholfüggőség más fejlődési szakaszban egyenlőtlen ⁹⁶, főként egy, a serdülőkorúak és a motivációs tulajdonságok használatával és visszaélésével kapcsolatos választott áttekintésre összpontosítunk.

Kimutatták, hogy az alkohollal, valamint az egyéb visszaélésekkel járó anyagokkal, beleértve a kokainot és a kannabinoidokat is, erősítő tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek az anyagok befolyásolják a mesolimbikus dopaminátvitelt, a dopaminban gazdag frontolimbikus áramkörben lévő neuronok akut aktivációjával, beleértve a ventrális striatumot is. ^97-99. Ahogy azt Hardin és Ernst (2009) javasolta ⁹²ezeknek az anyagoknak a használata súlyosbíthatja a már megnövekedett ventrális striatumválaszot, ami fokozza vagy erősíti a gyógyszer megerősítő tulajdonságait. Robinson és Berridge ^{61, 63, 100} azt sugallják, hogy ezek a kábítószer-ellenes gyógyszerek „kábítószer-ösztönzőkkel” ellentétesek, mint például a ventrális striatum, így a lefelé irányuló, lefelé irányuló prefrontális kontroll régiók.

Az alkohol alkoholfogyasztásával kapcsolatos empirikus munkák többségét állatokon végezték el, az etikai korlátokat az ilyen serdülőkorúaknál végzett vizsgálatok során. Az etanol állatmodelljei a legtöbb bizonyítékot szolgáltatják az alkohol különbözõ hatásaira a serdülõkben a felnőttekhez viszonyítva, és összhangban vannak az etanol hatásokkal szemben relatíve érzéketlen serdülõk humán eredmé- nyével. Spear és munkatársai kimutatták, hogy a felnőttekhez viszonyítva a serdülő patkányok kevésbé érzékenyek az etanol társadalmi, motoros, nyugtató, akut kivonási és „másnapossági hatásaira”. ^101-103. Ezek a megállapítások jelentősek, mivel ezeknek a hatásoknak soka a felnőttek bevitelének korlátozására szolgál ¹¹. Hasonlóképpen, ugyanakkor, amikor a serdülők nem érzékenyek arra, hogy az alkoholfogyasztást korlátozzák, az alkohol pozitív hatásai, mint például a társadalmi megkönnyítés, tovább ösztönözhetik az alkoholfogyasztást. ¹⁰⁴. Az emberekben leginkább kockázatos viselkedés - beleértve az alkoholfogyasztást is - társadalmi helyzetekben fordul elő ²³- potenciálisan a serdülőket az alkohol és a drogok nagyobb mértékű használatára kényszerítik, ha ezt a viselkedést a társaik értékelik.

Hogyan változik az agy az alkoholfogyasztás és a serdülőkorban való visszaélés a felnőttekhez viszonyítva? Míg a serdülők kevésbé érzékenyek az alkohol viselkedési hatásaira, úgy tűnik, hogy érzékenyebbek a neurotoxikus hatásokra. ⁹⁴. Például fiziológiai vizsgálatok (pl. ¹⁰⁵) nagyobb etanol indukálta az NMDA által közvetített szinaptikus potenciál gátlását és a hippokampális szeletek hosszú távú potenciálját serdülőkben, mint a felnőtteknél. Az etanol hatásos ismétlődő expozíciója nagyobb hippocampus-függő memóriahiányt is eredményez ^{106, 107} és a hosszabb ideig tartó etanol-expozíció fokozott dendritikus gerincmérettel társul ¹⁰⁸. Ezek a dendritikus gerincváltozások utóbbi eredményei az agy áramkörének módosítására utalnak, amelyek stabilizálhatják az addiktív viselkedést ⁹⁴.

Az agyi képalkotó vizsgálatokból származó adatok párhuzamosan bizonyítják az alkoholnak az agyra gyakorolt ​​neurotoxikus hatásait. Számos tanulmány arról számolt be, hogy az alkoholtól függő vagy elszaporodó serdülők és a fiatal felnőttek megváltoztatták az agy szerkezetét és működését az egészséges egyénekhez képest. Ezek a vizsgálatok kisebb frontális és hippocampális térfogatokat mutatnak, megváltoztatták a fehéranyag mikrostruktúráját és a gyengébb memóriát ^109-113. Ezenkívül ezek a vizsgálatok pozitív összefüggéseket mutatnak a hippocampális térfogatok és az első felhasználás kora között ¹⁰⁹ arra utal, hogy a korai serdülőkor az alkohol neurotoxikus hatásainak fokozott kockázata lehet. A hippokampális térfogattal negatívan korrelált időtartam ezt a hatást összekapcsolhatja.

Jelenleg csak néhány tanulmány vizsgálta a kábítószer- vagy alkohollal összefüggő ingerek (azaz alkoholalkotók) funkcionális agyi aktivitását serdülőkben ¹¹⁴, bár ez a jövőbeli kutatás területe (lásd:. \ t ¹¹⁵). A nagy kockázattal járó populációk (pl. Az alkoholfüggőség családi terhelése) tanulmányozása azt mutatja, hogy a frontális működés károsodása a kábítószer-használat előtt (pl. ^{116, 117}) és megjósolhatja a későbbi anyaghasználatot ^{118, 119}. Azonban az 8 15 éves, alacsony és magas családi kockázatú fiúkra gyakorolt ​​hatásának korai viselkedési vizsgálatában ¹²⁰a legjelentősebb megállapítás kevés volt, ha a felnőttkori populációban mérgező dózisok betartása után a viselkedésváltozás, vagy a mérgezési tesztek problémája észlelhető volt. Ezek a neurotoxikus hatások, valamint az alkohol motivációs hatásával szembeni fokozott érzékenység és a gyengébb felülről lefelé mutató prefrontális kontroll bizonyítéka, még a droghasználat előtti expozíció előtt is. ¹¹⁶ hosszú távú alkoholfogyasztás és kábítószerrel való visszaélés kialakulását túllépheti a serdülőkorban ^{118, 119}.

Következtetések

A leírt tanulmányok együttesen alátámasztják a serdülők agyi fejlődését, amit a korai feltörekvő „alulról felfelé” rendszerek közötti feszültség jellemez, amelyek túlzott reaktivitást fejeznek ki a motivációs ingerekkel szemben, és később érlelődő „felülről lefelé” kognitív kontroll régiókat. Ez az alulról felfelé irányuló rendszer, amely az érzékeléskereséshez és a kockázatvállalási magatartáshoz kapcsolódik, fokozatosan elveszíti versenyelőnyét a „felülről lefelé” történő szabályozás fokozatos megjelenésével (pl. ^{2, 7, 15, 23, 64, 121-123}). A serdülőkorban ez a fejlődő rendszerek közötti egyensúlytalanság a kockázatvállalási magatartások fokozott sebezhetőségéhez és a visszaélésszerű anyagok motivációs tulajdonságai iránti fokozott érzékenységhez vezethet.

Ez a felülvizsgálat viselkedési, klinikai és neurobiológiai bizonyítékokat szolgáltat ezeknek a subortico-cortico rendszereknek a fejlődési szempontból történő szétválasztására. A gyermekeknek, serdülőknek és felnőtteknek adott laboratóriumi feladatok és önreprezentációs adatok viselkedési adatai (pl. ^{18, 20, 37, 42}) azt sugallja, hogy az 13 és az 17 évek között nagyfokú inflexiós szenzor-kereső görbületi fejlődést mutat, míg az impulzivitás a fejlettségben lineárisan csökken a gyermekkortól a fiatal felnőttkorig. A humán képalkotó vizsgálatok azt mutatják, hogy a viselkedési adatokkal párhuzamos, a jutalmakra érzékeny (ventrális striatum) szubkortikális agyrégiókban aktivitásmintákat mutatnak. Pontosabban, ezekben a régiókban görbületi fejlődési mintázatot mutatnak, és válaszuk nagyságrendje kockázatvállalási magatartással jár. Ezzel ellentétben, a prefrontális régiók, amelyek a viselkedés felülről lefelé történő szabályozásában fontosak, olyan lineáris fejlődési mintázatot mutatnak, amely párhuzamos az impulzivitás viselkedési tanulmányaiban tapasztaltakkal. Ezen túlmenően az impulzus-szabályozási problémákkal járó klinikai rendellenességek kevesebb prefrontális aktivitást mutatnak, ami tovább összekapcsolja a neurobiológiai szubsztrátokat az impulzivitás fenotípusos konstrukciójával.

A szubkortikális régiók közötti feszültség ebben az időszakban a prefrontális kortikális régiókhoz képest lehetséges mechanizmusként szolgálhat a megfigyelt fokozott kockázatvállalás, beleértve az alkohol és a kábítószerek használatát és visszaélését is. A serdülők többsége alkoholt próbált meg ⁹³, de ez nem feltétlenül vezet visszaéléshez. A kevésbé felülről lefelé történő szabályozással rendelkező személyek különösen érzékenyek lehetnek az alkohol és az anyaggal való visszaélésre, mint azt az olyan magas kockázatú populációk tanulmányai alapján javasolják, amelyeknél az alkohol és a kábítószer-expozíció előtt károsodott a frontális működés (pl. ^{116, 117}). A serdülőkor neurobiológiai modelljének összefüggésében ezek az egyének még nagyobb egyensúlytalanságot mutatnának a kortikoszterikus kontrollban. Ezek az eredmények összhangban vannak az ADHD populációk klinikai eredményeivel, akik csökkent prefrontális aktivitással rendelkeznek, és négyszer olyan valószínűséggel alakulnak ki, hogy az egészséges kontrollokhoz viszonyítva előforduljon egy szerhasználati rendellenesség. ¹²⁴. Ezt a kortiko-szubkortikális kontrollban mutatkozó egyensúlytalanságot tovább fokozná a serdülőkor az alkohol motoros és nyugtató hatásai iránti érzékenysége, amely egyébként segíthet a bevitel korlátozásában, és az alkohol társadalmi hatások pozitív hatásaiban, amelyek tovább ösztönözhetik az alkoholfogyasztást. ¹⁰⁴. Amint azt Steinberg és munkatársai mutatják ^{23, 41}a leginkább kockázatos magatartás - beleértve az alkoholt és az anyaggal való visszaélést - társadalmi helyzetekben fordul elő. Így az alkohol és a kábítószerek használatát a társak ösztönözhetik és fenntarthatják, ha ezt a viselkedést értékelik.

A függőséggel kapcsolatos munka egyik kihívása a biológiai viselkedés markerek kifejlesztése az anyaggal való visszaélés kockázatának és / vagy a beavatkozások / kezelések eredményértékelésének korai azonosításához. Eredményeink arra utalnak, hogy a kognitív ellenőrzést igénylő viselkedési kihívások a csábító étvágygerjesztők jelenlétében hasznos potenciális markerek lehetnek. Ilyen viselkedési tesztek például a magas és alacsony kockázatú vagy „forró” és „hideg” feltételekkel ellátott szerencsejáték-feladatok. ^{18, 37} vagy egyszerű impulzusvezérlési feladatok, amelyek megakadályozzák az étvágygerjesztő / csábító dákó válaszát ²⁰. Ezek a feladatok a Mischel által kidolgozott késleltetési feladatra emlékeztetnek ¹²⁵. Valójában az egyszerű impulzus-ellenőrzési feladatok, mint pl. A serdülők és felnőttek teljesítménye a kisgyermekek teljesítményéhez kapcsolódott a kielégítő feladat késedelmében ^{28, 29}. Mischel és munkatársai kimutatták, hogy a későbbi életben ez a feladat nagyfokú stabilitást és prediktív értéket mutat. Az anyaggal való visszaélés szempontjából azt mutatták, hogy a kisgyermekként való kielégítés késleltetése a későbbi életciklusban kevesebb anyaggal való visszaélést (pl. Kokain) előre jelez. ¹²⁶. Jelenlegi munkánk során e feladatok kombinációját használjuk fel azon képességek azonosítására, hogy jobban megértsük az anyaggal való visszaélés lehetséges kockázati tényezőit.

Ezek az adatok együttesen arra utalnak, hogy bár a serdülők csoportként kockázatvállalók ⁴¹egyes serdülők hajlamosabbak, mint mások, hogy kockázatos magatartást vállaljanak, és így nagyobb kockázatot jelentenek a negatív kimenetelekre. Azonban a kockázatvállalás eléggé adaptív lehet a megfelelő környezetben. Tehát ahelyett, hogy megpróbálnánk kiküszöbölni a serdülők kockázatvállalási magatartását, amely eddig nem volt sikeres vállalkozás ²³egy konstruktívabb stratégia lehet a kockázatos és izgalmas tevékenységekhez való hozzáférés biztosítása (pl. iskolai programok utáni falon történő mászás), ellenőrzött beállítások mellett, és a káros kockázatvállalási lehetőségek korlátozása. Mivel a serdülők agyai a tapasztalatok tükröződése, a biztonságos kockázatvállalási lehetőségekkel, a tinédzser a hosszú távú viselkedést úgy alakíthatja ki, hogy finomítja a felülről lefelé irányuló ellenőrzési régiók és az alulról felfelé irányuló meghajtók közötti kapcsolatokat. Más sikeres stratégiák a kognitív viselkedési terápiák, amelyek az elutasítási képességekre vagy a kognitív kontrollra összpontosítanak a kockázatos viselkedés csökkentése érdekében ¹²⁷. A megállapítások hangsúlyozzák az egyéni variabilitás mérlegelésének fontosságát a fejlődő populációkban a kockázatvállalással és az impulzivitással kapcsolatos összetett agy-viselkedési kapcsolatok vizsgálatakor. Ezen túlmenően ezek az egyéni és fejlődési különbségek segíthetnek megmagyarázni egyes személyek sérülékenységét az anyaghasználattal és végső soron a függőséggel kapcsolatos kockázatvállalással kapcsolatban.

Köszönetnyilvánítás

Referenciák