第16巻、2015年12月、192～193ページ
薬物使用と青年期の脳：発達への影響、介入、長期的成果
青年期は、身体と行動の劇的な変化の時期として長い間認識されてきました。 ごく最近では、それは同様に脳の劇的な変化の時として認識されています。 ニューロイメージング技術の進歩は、発達中の脳の解剖学および生理学に関する知識をますます利用しやすくしてきた。
磁気共鳴画像法（MRI）を用いた健康と病気における青年期の脳の成熟を特徴付けるいくつかの大規模な取り組みは、しばしば遺伝学と次第に洗練された行動および環境対策と統合され、思春期が機会と脆弱性の両方の時期である理由について洞察を得始めている。
青年期には、脳はどんどん大きくなって成熟しません。 それはより相互に関連しそしてより専門化することによって成熟する。
相互接続性の増加、または神経回路の精巧に埋め込まれた階層を含む異種脳領域間のコミュニケーションは、複数のモダリティおよび調査レベルにわたって実証されています。 長期増強の研究は、青年期の間により強いシナプス結合の形成を示しています。 電気的活動のより大きなコヒーレンス（ある地域の活動が別の地域の活動からどの程度予測できるか）は、EEGを用いた研究によって示されています。 同様に、血液酸素化を評価するfMRI研究もまた、空間的に異なる領域の間でより大きな共活性化に向かう一般的な傾向を示しています。 また、構造的MRI研究では、髄鞘形成を反映した思春期の白質量の増加とそれに伴う神経伝達速度の増加が見られます。
脳構造がどのように相互接続されているかの特性評価は、グラフ理論の応用から大きな恩恵を受けています。グラフ理論は、「ノード」と「エッジ」の関係を定量化するために使用される数学の一分野です。ノードは、クォークから銀河まで、あらゆるオブジェクトまたは測定可能な実体です。脳のノードの例には、ニューロン、海馬などの構造、前頭前野などの領域があります。エッジは、ニューロン間のシナプスなどの物理的な接続から、脳の 2 つの部分が安静時または特定の認知タスク中に同様に活性化される場合などの統計的相関まで、ノード間のあらゆる接続です。グラフ理論のアプローチは、異なる神経回路の成熟間の関係と、成熟タイミングの違いが行動と認知の変動にどのように関連するかを定量化するのに役立ちます。
例えば、思春期に劇的な変化を遂げる早期成熟する辺縁系領域と、30代になってもなお大きな変化を続ける後期成熟する前頭前野領域との間のバランスの変化が、思春期に観察される多くの現象の根底にあると仮説が立てられている（Somerville et al., 2010）。
思春期の脳の専門化が増していることは、観察の根底にある分子的および顕微鏡的過程を理解するためにまだ多くの研究がなされていないが、間接的に20年間の灰白質体積の減少として表される。 髄鞘形成の増加は、皮質の内側の境界にあるMRIボクセルの指定を灰から白に反転させる可能性がありますが、灰白質の体積の「減少」の一部を説明します。灰白質量と白質量の発達軌跡は、他のプロセスも同様に寄与していることを示唆している。 シナプスの「剪定」が灰白質の体積減少に寄与する程度は不明である。 これは、特殊化はより少ないがより速い／より堅固な接続という現象によって解決されるという過度に単純化された概念を明らかにするために解決すべき重要な問題である。 メカニズムを理解することは、介入を導き、将来の調査のために仮説を洗練するための基本です。
思春期の脳の発達において最も顕著な変化は、おそらく変化の度合いそのものでしょう。思春期の脳の発達の重要な特徴は可塑性、つまり環境の要求に応じて脳が変化する能力です。ある程度の可塑性は生涯を通じて維持されますが、一般的には、ミエリンが軸索の発芽や新しいシナプスの形成を阻害するNogo-A、MAG、OMgpなどのタンパク質を放出するにつれて、可塑性は発達に伴って低下していく勾配があります（Fields、2008）。しかし、人間は可塑性が高い期間が非常に長く、幅広い環境に驚くほど適応することができます。可塑性が長いことは、他の種と同様に、養育者への依存期間が長いことと関連している可能性があります。依存期間が長いほど、より複雑な社会的行動や食料確保行動につながります。脳の専門化に関して「選択肢を残しておく」ことで、人間は特定の環境の要求を評価し、生き残るためのスキルを発達させることができます。人間は、極寒の北極や南極から赤道の温暖な島々まで、あらゆる場所で繁栄することができます。私たちも文化的な変化に適応してきました。進化論的に見ればほんの短い期間である1万年前、私たちは食料と住居の確保に多くの時間を費やしていました。現在では、ほとんどの人がはるかに少ない時間と労力で住居とカロリーを確保できるようになり、これはエピジェネティックな要因などによって、思春期の早期化や体格の増大と関連している可能性があります。食料の確保に時間を費やす代わりに、今では多くの人が言葉や記号との交流に多くの時間を費やしています。読み書き能力はわずか5000年前に誕生したものであり、人類の歴史の大部分において存在しなかったことを考えると、これは注目すべき適応と言えるでしょう。
長期にわたる可塑性の利点をさらに裏付ける証拠として、約500,000万年前の脳サイズの最後の増加が気候の厳しさではなく気候変動の度合いと相関しているという観察結果がある。これは、遺伝的に近縁なネアンデルタール人とは対照的である。成熟速度は、木の年輪を使って木の成長速度を判別するのとほぼ同じように、化石化した歯から評価することができる。化石化したネアンデルタール人の歯の証拠は、彼らがはるかに速い成熟を遂げていたことを示している（Ramirez Rozzi and Bermudez De Castro、2004）。彼らの脳は約10%大きく、厳しい環境でも生き残ることができたが、彼らの道具の使用は100,000万年にわたって変化しなかった。彼らには、人間の思春期の可塑性と適応性が欠けていた。
思春期の脳の可塑性は私達の種によく役立っています、しかしそれは代償を払います。 それは機会だけでなく脆弱性も生み出します。 すべての精神疾患の半分以上が思春期に発症します。 青年期の5人に1人は、成人期まで持続する精神病です。 それは不安障害、双極性障害、鬱病、摂食障害、および精神病の出現のピーク時間です。 薬物乱用の発症の最も一般的な時期でもあります。
この『発達認知神経科学』特別号では、この分野の第一人者たちが、青少年の薬物乱用に関する神経生物学研究について報告しています。一貫したテーマは、使用の始まり、量、種類と、脳の報酬系、衝動制御系、意思決定回路の変化との相関です。これらの研究はこれまでで最も優れた成果を挙げているものの、影響の特異性、因果関係、そしてメカニズムを解明するには、依然として大きな課題が残っています。
青年期の脳発達の経路、メカニズム、そして影響が解明されるにつれ、より多くのリソースと研究者がこの分野に引き込まれています。青年期は、単なる児童期と成人期の中間段階ではなく、独自の生物学的特性を持つ明確な発達段階として認識されるようになってきています。この特別号には、青年期の神経生物学と依存症の接点を探求する多くの著名な研究者による、画期的な研究成果が掲載されています。
思春期は、精神疾患の発症の大部分がピークを迎える時期であり、生涯にわたる影響を及ぼすいくつかの大きな選択が行われる時期であるとともに、脳の可塑性により介入がより効果的になる可能性のある時期です。しかし、最近まで、思春期の研究への資金提供は予算のわずかな一部に過ぎませんでした。しかし、思春期の脳の認知発達（ABCD）研究によって状況は変わりました。これは、物質使用が脳の発達に及ぼす短期的および長期的な影響を評価する全国的な縦断的取り組みです。このプロジェクトでは、アルコール、マリファナ、タバコ、その他の薬物を使用し始める前の10,000人の若者を募集し、成人初期まで10年間にわたって追跡調査します。ABCDプロジェクトは、若手研究者や経験豊富な研究者が思春期の神経生物学への関心を追求するための素晴らしいプラットフォームを提供し、この分野に切望されている支援と人材をもたらす触媒として機能する可能性があります。
参考情報
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- フィールド、2008
- RDフィールド
- 学習、認知、精神障害における白質
- トレンドニューロサイエンス、31（7）（2008）、p.361
- 記事
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- ラミレスロッツィとバミュデズデカストロ、2004
- FVラミレス・ロッツィ、JMバムデス・デ・カストロ
- ネアンデルタール人の驚くべき急速な成長
- ネイチャー、428（6986月（2004））（936年）、pp.939-XNUMX
- Scopusでレコードを見る
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- Somervilleら、2010
- LHサマービル、RMジョーンズ、BJケイシー
- 変化の時：欲求と嫌悪の環境刺激に対する思春期の感受性の行動と神経学的相関
- 脳の認識、72（2010）、pp。124 – 133 http://dx.doi.org/10.1016/j.bandc.2009.07.003
- 記事
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