発達中の思春期脳（2010）における思春期の役割

抽象

はじめに

青年期は、幼年期から成人期までの身体的、認知的、社会的成熟の時期です[Lerner and Steinberg、 ²⁰⁰⁴; シスクとフォスター、 ²⁰⁰⁴]。 思春期の始まりは思春期の初め頃に起こりますので、ホルモンレベルや体型の急激な変化（急速な体の成長、顔の構造の変化、二次性的特徴の出現など）が特徴です。 同じ期間に、青年は社会的、学術的、および他の環境的影響における多数の変化を経験し、そして典型的には深刻な心理的移行の段階に入る。 思春期の終わりは、個人が安定した大人の役割を果たしたときに起こると言われています。そのときまでに、思春期の過渡期の大部分は、少なくとも先進工業国では、完成に達しているでしょう。 ²⁰¹⁰; LernerとSteinberg、 ²⁰⁰⁴]。 思春期を通して、脳の構造と機能に変化があります。 これらの変化の多くにおける性的二形は思春期との関係の可能性を示唆しています。

思春期と人間の神経発達との関係については、比較的ほとんど知られていません。 しかしながら、非ヒト動物研究からの豊富な証拠は思春期のホルモンイベントが脳の成熟と行動に重大な影響を及ぼすことを示しています[Cahill、 ²⁰⁰⁶; シスクとフォスター、 ²⁰⁰⁴; 槍、 ²⁰⁰⁰]。 これらの変化は、個人の認識、動機、行動レパートリーを形作り、生殖行動と自立を可能にします[Sato et al。、 ²⁰⁰⁸]。 近年、内分泌かく乱のある集団を含む、少数ながらも増加する数のヒトの行動および神経画像研究は、思春期ホルモンが発達中のヒトの脳の構造および機能に影響を及ぼし得るという暫定的証拠を提供している。

思春期：思春期の始まり

思春期初期は思春期の結果としての身体への変化によって特徴付けられます。それは3つの内分泌事象：副腎、性腺刺激、および成長軸の活性化を含みます[Dorn、 ²⁰⁰⁶; 槍、 ²⁰⁰⁰]。 生殖腺自体は、思春期そのものを構成すると考えられることが多く、視床下部 - 下垂体 - 性腺軸の活性化から生殖能力の獲得までの間に行われる生物学的プロセスです。 このプロセスは通常、視床下部からの性腺刺激ホルモン放出ホルモン（GnRH）の拍動性放出に応答して、女性では年齢8と14の間（平均年齢11）、男性では年齢9と15の間に始まる。黄体形成ホルモン（LH）および卵胞刺激ホルモン（FSH）の下垂体産生を刺激します。 ＬＨおよびＦＳＨは生殖腺（卵巣または精巣）の成熟変化を活性化し、それは生殖能力を達成することによって応答する（配偶子を産生する）。 成熟卵巣および精巣はまた、それぞれ性腺ステロイドエストロゲンおよびテストステロンを分泌する。 生殖腺ステロイドのこれらの増加は、生殖器官におけるさらなる変化、および二次性的特徴の出現を引き起こす[Susman and Rogol、 ²⁰⁰⁴].

副腎、すなわち視床下部 - 下垂体 - 副腎軸の活性化は、性腺刺激ホルモンよりも早く、典型的には女性では6歳から9歳の間に始まり、男性では1年後に始まる[Dorn、 ²⁰⁰⁶; Grumbach and Styne、2003]。 副腎アンドロゲン（より弱い形態の性腺テストステロン）は、副腎の開始時に上昇し始め、それらが初期の20でピークに達するまで増加し続ける［Worthman and Stallings、 ¹⁹⁹⁷]。 副腎アンドロゲンのこれらの増加は、腋窩および陰毛などの二次性的特性の発達および汗腺／体臭の変化に寄与する。 副腎はまた、通常青年期と考えられている期間より前に始まる成熟効果も引き起こす可能性があります。 しかし、これらの影響はよく理解されていません[Dorn、 ²⁰⁰⁶].

思春期の間に起こる3番目のホルモンの出来事は成長軸の活性化です。そして、女の子の12と男の子の14の年齢の周りで直線的な成長の急上昇、ならびに体の大きさと構成の変化[Marshall and Tanner、 ^{1969, 1970}].

脳と行動に対するホルモンの影響

生殖腺ステロイドホルモンのエストロゲンとテストステロンは、それらのより弱い副腎の対応物と同様に、体の物理的な外観に影響を与えます。 彼らはまた脳と行動に影響を与えます。 これらの効果は、2つの比較的異なる過程、すなわち組織化と活性化を介して起こると仮定されている[Schulz et al。、 ²⁰⁰⁹; シスクとフォスター、 ²⁰⁰⁴]。 組織効果は、男性の神経回路を男性化し、そして害しているテストステロンの波、および女性の神経表現型をもたらすテストステロンの不在と共に、周産期および周産期に起こる。 性腺ステロイドホルモンが休眠神経回路に作用して成人の生殖行動を誘発するため、思春期には活性化作用が生じる。 この二分法の最近の近代化は思春期のホルモンイベントが成人の社会的および生殖行動のための神経回路も組織化することを示唆している[Schulz et al。、 ²⁰⁰⁹; シスクとフォスター、 ²⁰⁰⁴]。 確かに、非ヒト動物研究からの知見に基づいて、思春期のホルモンイベントが脳内の構造的再編成と可塑性の第2の期間を引き起こすことが示唆されています[Sisk and Foster、 ²⁰⁰⁴]。 しかし、人間では、思春期と思春期の脳の発達との間の具体的な関係についての理解はほとんどありません。

動物実験によると、性ステロイドホルモンは思春期の行動に特定の脳構造を介して3つの主な影響を及ぼすことが示されています。 第一の効果は直接生殖行動の促進であり、これは主に視床下部を介して起こる。 第二の効果は、視覚皮質を含む脳の知覚および関連領域の再編成によるものである［Nunez et al。、 ²⁰⁰²］、扁桃体、および海馬［Ｈｅｂｂａｒｄ ｅｔ ａｌ。 ²⁰⁰³; ロミオとシスク、 ²⁰⁰¹; Shenら、2010も参照のこと。 これは、例えば、潜在的な性的パートナーや競合他社の匂いや視力への感覚の関連付けを変化させる[Sisk and Foster、 ²⁰⁰⁴]、思春期にいくつかの注意と動機づけの変化を促進する可能性があります。 思春期ホルモンの第3の効果は、側坐核などの報酬関連の脳構造、および前頭前野へのドーパミン作動性経路を介して発生します。 これらの効果は生殖の機会を追求する強い動機を確立するために必要です。 例えば、げっ歯類の側坐核では、性的行動を含む、報酬を求める行動への動機づけに影響を与えるテストステロンリモデリング神経回路の思春期の増加[Sato et al。、 ²⁰⁰⁸]。 性腺刺激ホルモンの発症前に、副腎ホルモン（DHEAおよびDHEAS）が脳および行動に同様の影響を及ぼし始める可能性がありますが、これらの影響はよくわかっていません。 思春期および思春期の脳の発達および行動のこれらの側面の理解を進めるために、思春期/副腎の初期段階に焦点を当てたさらなる研究が明らかに必要である[Dorn、 ²⁰⁰⁶; 議論のために]。

青年期脳発達の研究における思春期の測定

人間の脳の発達における思春期特有の変化については、ほとんど知られていません。 これらの分野で理解を深めるには、概念的にも方法論的にも2つのレベルで注意を払う必要があります。 概念的には、これは思春期の成熟の特定の側面（例えば特定のホルモン）に対処する思春期の脳の発達のモデルの開発と改良を必要とします。 方法論的には、これらの特定の仮説の検証を可能にするサンプルの選択と思春期の尺度で設計された研究が必要となるでしょう。 年齢と思春期の成熟はしばしば相関関係があるので（そして年齢は非常に正確かつ妥当性をもって容易に測定され、思春期はしばしば容易に検証されない大まかなカテゴリー尺度を用いて推定される）、思春期と年齢を明確に解きほぐすデザインの研究が必要です効果（例：年齢とグレードが同じで思春期の成熟度が異なるサンプルを募集し、その後縦断的に見直す）。

これらの目標は、人間の研究における思春期の成熟の特定の側面をどのように測定するかに関して多くの問題を提起します。 はじめに、思春期は短い出来事でも統一現象でもありませんが、その代わりに、数年にわたって広がるいくつかの異なるが時間的に重なる過程を含みます[Dorn、 ²⁰⁰⁶]。 前述のように、これらのプロセスには、副腎系、性腺系、および成長ホルモン系の活性化、さらに成長の急増から自己像の変化までのさまざまな直接的および間接的な影響が含まれます。 それゆえ、思春期の最も適切な尺度は、それぞれの研究における特定の研究問題に部分的に依存します。

思春期の一般的に使用される尺度はタナーステージです。 タナー病期分類は、女性における陰毛および乳房の発達、ならびに男性における陰毛および性器の発達に基づいて、1から5までの通常の思春期スケールに沿って個人を分類する[Tanner、 ¹⁹⁷¹; タナーとホワイトハウス、 ¹⁹⁷⁶]。 身体検査によるタナー病期分類は、訓練を受けた臨床医によって行われるべきです。 Tanner病期分類にはいくつかの制限があります。 スケールは、単一の民族グループ（民族間の違いがある場合があります）を基準にして、および比較的少数の200子供のサンプルを基に作成されました。 太り過ぎの少女は、乳房の発達に対する病期分類の信頼に起因して、不正確にステージングされる傾向がありますが、これは純粋な目視検査では誤って過大評価される可能性があります。 これらの制限にもかかわらず、タナー病期分類は歴史的に思春期測定のためのゴールドスタンダードと考えられてきました[Dorn、 ²⁰⁰⁶].

上記の懸念に照らして、身体検査によるタナー病期分類は、それらの外部の身体的作用から上流の副腎および生殖腺（または副腎／性腺放出）ホルモンを測定するので、ホルモンアッセイによって有用に補足され得る。 ホルモンアッセイは、将来的に思春期を測定するためにますます有用になるかもしれません。 しかしながら、現在のところ、どのようにホルモン測定値がタナー病期のような他の測定値と組み合わされるべきか（またはそれと共に使用されるべきか）不明である［Shirtcliffe et al。、を参照のこと。 ²⁰⁰⁹]。 費用、被験者の負担、および異なる思春期ホルモンのレベルが月ごとおよび概日周期で変動するという事実など、ホルモン対策に関する他の実際的な問題もあります。 臨床的に評価されたタナー病期と異なる生物学的サンプル（唾液、血液、尿）中のホルモンレベルを比較する研究はほとんど行われていません。 ²⁰⁰⁶; Shirtcliffe et al。、 ²⁰⁰⁹だから、それはホルモンレベルにどのくらいの重みが与えられるべきであるかは不明である。 概念的なレベルでは、例えば思春期のある神経行動の変化は思春期の脳の発達中に特定の神経系のホルモンレベルが上がることによる直接的な結果であり（そしてホルモン対策によって最もよく定量化される）、他の神経行動の変化はもっと複雑な影響を反映します。身体的変化や社会的役割に直結し、特定のホルモン変化よりもタナー病期に関連している、社会的経験の変化。

資格のある臨床医による理学的検査によるタナー病期分類は、妥当性と利便性に関する実用的な問題を提起する可能性があります。 多くの場合、これは簡単な「健康」試験を実施するという状況で最もよく達成されます。 つまり、タナー病期分類は通常の健康診断の一部である可能性があるため、（通常の健康診断を超えて）汚名や倫理的な懸念と関連付けるべきではありません。 しかしながら、費用（臨床医の時間、身体検査のための特別な部屋と設備、そして青少年と家族への手順の説明）は、これを多くの研究研究にとって非現実的なものにする可能性がある。 したがって、自己申告による評価など、思春期の成熟を定量化するための代替方法を検討することは価値があります。 比較的多数の研究が、Petersen Development Scaleを用いて自己評価された（または親と評価された）タナー病期を評価している。 Petersenら、 ¹⁹⁸⁸]。 これは、髪の毛の成長、肌の変化、および成長の速さを評価する項目を含む質問票で、性別固有の項目、すなわち女性では初潮と乳房の発達、男性では生殖器の成長と顔の毛。 このように、PDSは、性腺ホルモンと同様に副腎および成長ホルモンの影響を含む複合思春期スコアを測定します。 臨床医が評価したタナー病期との相関は特に高くはない：ある研究では、自己申告PDSについて0.61〜0.67歳の女児に11と13の間の相関が見られた［Brooks-Gunn et al。、 ¹⁹⁸⁷; 親と報告のあるPDSの相関はさらに低い。 Shirtcliffeらを参照。 ²⁰⁰⁹]。 これらの比較的低い相関関係が不正確な自己評価、または性腺ホルモンに対する副腎/成長の異なる影響などの異なる構造によるものである程度を評価する必要があります。 身体検査が不可能な場合は、PDSを慎重に使用してタナー病期を推定することができます。 しかし、研究の問題がホルモンレベルとタナー段階に関係しているのではなく、自己イメージと自己意識、あるいは同輩に対する思春期段階に関係している場合、PDSが最も関連性のある尺度であると主張することができます。 、 ²⁰⁰⁶ 議論のために]。 要約すると、研究者は思春期のどの側面が彼らの研究問題に最も関連しているかを十分に考慮し、それに応じて思春期の尺度（および研究の全体的なデザイン）を選択するべきです。

MRIで測定した恥骨および構造脳の発達

非侵襲性脳画像技術、特に磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）の出現は、生きている人間の脳の発達の調査を可能にした。 MRIを使用して描写されている発達上の変化には、白質と白質の量の変化、および白質の微細構造の変化が含まれます。

認知発達における思春期の役割

少数の実証的行動研究だけが、特定の認知過程に対する思春期の影響に焦点を当てています。 初期の研究のいくつかは顔の処理に焦点を当てていました。 Careyらによる研究。 [¹⁹⁸⁰顔のアイデンティティ認識タスクのパフォーマンスは人生の最初の10年間で着実に向上したが、これはおよそ12でパフォーマンスの低下が続いたことを示しました]。 後の研究では、思春期前後の女性の成績が、思春期前後の成績よりも悪くなっていることが後の研究で示されているように、この減少はそれ自体ではなく思春期によるものと考えられます。 ごく最近、顔の感情処理における思春期の「落ち込み」の証拠が示されました[McGivern et al。、 ²⁰⁰²]。 この研究では、10〜17の年齢の男性と女性の参加者が、感情的な表情を示す顔を感情の言葉と照合する、サンプル対突き合わせタスクを実行しました。 およそ10〜20％の反応時間の増加がおおよそ思春期の発症（女性では10〜11歳、男性では11〜12歳）に相当する年齢で示され、その後思春期には16〜年齢で思春期前のレベルに達しました17 ただし、この研究は思春期を評価しませんでした。 例えば、より正確な思春期のホルモン測定や長期的に評価されたコホートを用いて、これらの結果は今や再現されるべきです。 さらなる研究はまた、これらの結果が顔面処理に特有のものであるのか、それとも青年期の認知発達のより一般的な効果であるのかを調査する必要があります。

fMRIによって測定された機能的脳発達における思春期の役割

これまでに実施された非常に少数の機能的神経画像研究は思春期の尺度を含んでいた。 ただし、成人および青年期の機能的MRI（fMRI）研究の数は、認知パラダイムの範囲で神経活動の性差を示しています（これらの調査結果の全レビューは、この記事の範囲を超えています）。 いくつかの性差は、出生前の性ホルモン効果、性染色体上にコードされた遺伝子の思春期非依存性効果、または生涯にわたる性特異的環境効果に起因し得る。 しかし、これらの影響の一部は思春期に起因する可能性があります。 これらの効果は、神経反応への組織的または活性化効果、認知処理への影響、またはステレオタイプとアイデンティティを介した認知処理への思春期移行の間接的な影響を介して、神経 - 血行力学的カップリングへの影響によって媒介され得る。 これらの可能な関係を解明するためにさらなる研究が必要です。

内分泌攪乱のある集団でいくつかのfMRI研究が行われてきた。 典型的な思春期と思春期（これらの個体群は思春期発症前はホルモン的に異常である）に関して結果を解釈するのは困難ですが、それらは決定要因または思春期の相関が機能的な脳活動に影響するという収束した証拠を提供します。 例えば、MuellerらによるfMRI研究。 [²⁰⁰⁹家族性高アンドロゲン症（若い頃から過剰なテストステロンを引き起こしている）の思春期の男性の間の顔の感情処理課題の間の脳の活動を比較しました。 対照と比較して、過剰のテストステロンを有する群は、恐怖処理中に海馬活動の上昇、ならびに恐ろしい表情を示す顔に対するより速い行動反応を示した。 Ernst等によるfMRI研究において。 [²⁰⁰⁷]、先天性副腎過形成を有する男性7人および女性7人（テストステロン過剰になる） 子宮内で同様の顔面感情処理課題において、年齢別および性別別の対照と比較した。 Muellerらによる研究とは対照的に、海馬ではグループ差は報告されなかった。 ただし、女性の臨床グループでは、女性のコントロールと比較して、恐怖と怒りの処理中に扁桃体の活動が高まりました。 女性臨床グループにおける扁桃体活性の亢進は男性対照におけるそれと類似しており、これはテストステロンの媒介効果を示唆している。

結論

思春期は、ドライブ、感情、動機、心理学および社会生活の観点から、深刻な移行期を表しています。 発達上のMRI研究からの最近の予備的証拠は思春期が思春期の脳の発達において、おそらく年代学よりも重要な役割を果たすかもしれないことを示唆しています。 思春期ホルモンがどのように脳の構造と機能の発達に影響を与えるかを解明するために、思春期の正確で信頼できる尺度が取られるさらなる行動的および神経画像研究が必要です。 明らかに、脳、認識、行動、および思春期の関係の理解を深めることには大きな価値があります。 しかし、これらの目標は思春期の脳と行動の成熟の発達研究の中でどのように異なる思春期の尺度を統合するのが最善かということに焦点を合わせる概念的および方法論的進歩を必要とするでしょう。

謝辞

参考文献