Dtsch Arztebl Int. 6 월 2013; 110 (25) : 425–431입니다.
추상
배경
청소년기는 어린 시절과 성인 사이의 삶의 단계입니다. 일반적으로 청소년은 기분 전환, 새로운 경험 및 강한 감정을 추구하며 때로는 건강에 심각한 위험을 초래합니다. 예를 들어, 독일에서는 62 ~ 15 세의 사망자 중 20 %가 외상으로 인한 것입니다. 전형적인 청소년 행동에 대한 신경 과학적 설명이 제안되었다; 이러한 설명을 염두에두고 청소년을 다루는 적절한 방법을 도출 할 수 있습니다.
방법
청소년기 뇌의 구조적 및 기능적 발달에 관한 PubMed 데이터베이스에서 검색된 관련 기사를 선택적으로 검토합니다.
결과
발달 심리학과 신경 과학의 새로운 발견은 뇌의 근본적인 재구성이 청소년기에서 일어난다는 것을 보여줍니다. 산후 뇌 발달에서, 회백질의 최대 밀도는 일차 감각 운동 피질에서 먼저 도달하고, 전전두엽 피질은 마지막으로 성숙된다. 피질 뇌 영역, 특히 변연계 및 보상 시스템은 조기에 발달하여 청소년기 동안 피질 영역이 성숙하고 전두엽 영역이 성숙하지 않은 상태에서 불균형이 발생합니다. 이것은 위험 감수를 포함한 전형적인 청소년 행동 패턴을 설명 할 수 있습니다.
결론
청소년 뇌의 높은 가소성은 환경 영향이 피질 회로에 특히 강한 영향을 미칠 수 있습니다. 이것은 지적 및 정서적 발달을 가능하게하지만 잠재적으로 유해한 영향의 문을 열어줍니다.
청소년기는 어린 시절과 성인 사이의 삶의 단계입니다. 그것은 육체적 성숙뿐만 아니라 독립적이고 책임감있는 성인으로의 정신적, 정서적 발달의 시간입니다. 청소년기의 주요 발달 과제에는 친밀한 관계의 확립과 육성, 정체성, 미래의 관점, 독립성, 자신감, 자제력 및 사회적 기술 개발 (1).
위험 감수 행동 강화
많은 청소년과 청년들이 위험을 감수하고 극단적 인 감정을 즐기는 경향이 있습니다 (2, 3). 이것은 청소년기에 위험한 행동이 건강에 대한 높은 위험과 관련이 있음을 보여주는 통계에 반영됩니다.4). 예를 들어, 독일에서는 62 ~ 15 세의 사망자 중 20 %가 외상으로 인한 것입니다. 사망의 가장 흔한 원인은 자동차 사고, 기타 사고, 폭력 및 자기 부상입니다 (5). 높은 사망률은 음주 운전, 안전 벨트없이 운전, 무기 소지, 약물 남용 및 보호되지 않은 성행위에 기인합니다.4).
남자와 여자 비교
에서 볼 수 있듯이 작업대소년과 소녀는 비슷한 빈도로 위험한 행동을합니다. 예를 들어, 최근 몇 년 동안 소년과 소녀들 사이에서 흡연율은 거의 동일 해졌지만 질적 인 차이가 남아 있습니다. 소년들은 담배를 더 많이 피우고 시가, 검은 담배, 여과되지 않은 담배. 남자와 여자는 다른 알코올 음료를 마신다 : 남자는 맥주와 주류를 마시는 경향이 있고 여자는 와인, 스파클링 와인 등을 마시는 경향이있다. 남자는 알코올을 더 자주 그리고 더 많이 마신다. 또한 소녀보다 불법 약물을 더 많이 섭취합니다. 소년들은 사고를 당하기 쉽고 운전할 때 더 많은 위험을 감수합니다. 반면에 소녀들은 영양 영역 (예 :식이, 섭식 장애)에서 건강에 해로운 행동을하는 경향이 있습니다.
방법
이 검토는 전형적인 청소년 행동에 대한 새로운 신경 생물학적 통찰과 청소년을 다루는 가장 좋은 방법에 대한 시사점에 관한 것입니다. 우리는“청소년 / 사춘기”,“뇌 / 신경”및“개발”이라는 검색어를 사용하여 PubMed 데이터베이스에서 독일 도서관 카탈로그의 관련 출판물을 선택적으로 검색하여 이러한 문제를 연구했습니다. 인용 된 출판물도 고려되었습니다. 인간 신경 영상 연구에 특별한주의를 기울였습니다.
배경
불과 몇 년 전까지, 발달 심리학과 신경 과학에있어서 뇌의 구조와 기능의 주요 변화가 태아기 및 생후 5-6 년으로 제한되었다는 일반적인 가정이있었습니다. (이력 개요는 [6].) 그러나 새로운 과학적 발견으로 인해이 가정이 개정되었다.
대규모 종단 연구에 따르면 뇌의 기본 재구성은 청소년기 동안 발생합니다 (7). 많은 시냅스가 제거됩니다 (8) 동시에 백질이 증가합니다 (9, 10), 신경 전달 물질 시스템에도 변화가 있습니다 (11, e1, e2). 따라서, 청소년기에서 일어나는 해부학 적 및 생리적 성숙 과정은 원래 생각보다 훨씬 역동적입니다. 대뇌 피질 회로의 재구성은 청소년기에 발생하며인지 기능의 변화에 반영 되며이 생애의 전형적인 규제에 영향을 미친다는 결론을 내릴 수 있습니다.12).
흥미롭게도, 이러한 인간 두뇌 발달 패턴은 인간이 아닌 영장류의 패턴과 다릅니다. 예를 들어 붉은 털 원숭이와 침팬지 (예 : 인간)는 미성숙 한 뇌에서 태어나지 만 짧은 꼬리 원숭이의 모든 피질 뇌 영역은 같은 속도로 성숙합니다 (13). 사람의 부검 연구에 따르면 시냅스 발생은 출생 후 몇 개월 후에 시각 및 청각 피질에서 최대에 도달하는 반면 시냅스는 전두엽 피질에서 훨씬 느리게 형성됩니다. 따라서 인간의 진화 과정에서, 피질 발달의 동기에서 이질적인 패턴으로의 전환이 있었다 (8). 이 장기간의 발달 과정은 아마도 특히 인간의 기술, 특히 학교, 음악, 언어 의사 소통 및 사회적 상호 작용에 의해 고도로 자극적 인 사회 문화 환경에 포함되어 얻은 기술의 개발을 촉진합니다.14()그림 1).
청소년기의 뇌 발달에 대한 현재 이해
뇌 구조
뇌 피질이 곧 최대 부피에 도달한다는 의미에서, 뇌는 출생 직후 비교적 완전히 자랍니다. 그럼에도 불구하고, 구조적 영상 연구가 보여 주듯이, 중요한 구조적 성숙 과정은 청소년기에서 계속 발생하고있다.15, e3- e5). 뇌에서 회백질은 뒤에서 앞으로 성숙하기 때문에 다음과 같이 말합니다. 회백질 전두엽 피질, 열등한 정수리 이랑, 등쪽 전두엽 피질과 같은 높은 연관 영역에서 회백질의 최대 밀도에 도달합니다. 우월한 이랑. 이는 특히 행동 제어, 계획 및 결정 위험 평가와 같은 더 높은인지 기능을 유지하는 전전두엽 피질과 같은 뇌 영역이 감각 및 운동과 관련된 대뇌 피질 영역보다 늦게 진행됨을 의미합니다 (16()그림 2).
부검 결과에 따르면 이러한 회백질 변화는 시냅스 가지 치기 때문입니다.17). 어린 시절에 많은 시냅스가 형성되어 나중에 청소년기에서 제거됩니다. 이는 경험에 의존하는 방식으로 발생합니다. 즉, 살아남은 시냅스가 더 자주 "사용중인"시냅스입니다.이 삶의 단계에서 회백질 변화를 설명 할 수있는 다른 세포 기전도 있습니다. 아교 세포의 수와 골수의 증가 (18).
회백질의 양이 줄어들면 백질의 양이 증가합니다. 백질은 신경 정보를 빠르게 수행하는 수초 축삭으로 구성됩니다. 어린 시절부터 초기 성인까지 백질의 양이 지속적으로 증가합니다 (19). 이 확장은 oligodendrocytes에 의한 축삭의 점진적 myelination에 기인하는 것으로 추정됩니다.10). 골수 화는 열등한 뇌 영역에서 우월한 뇌 영역으로, 후부에서 전방으로 진행되는 경향이 있습니다.
뇌기능
위에서 설명한 청소년 뇌의 해부학 적 재구성 과정은 심오한 정서적 및인지 적 변화와 관련이 있습니다. 특히, 경영진 기능, 즉 사고와 행동을 통제하여 개인이 새롭고 복잡한 상황에 유연하게 적응할 수 있도록하는인지 적 과정의 발전이 진행되고있다 (20). 사춘기에는 이러한 기본적인인지 기술이 발달하는 동시에 얼굴 인식, 소위 마음의 이론 (예 : 자신을 정신적으로 다른 사람의 자리에 두는 능력)과 같은 사회적 영향 능력에도 변화가 있습니다. 그리고 공감21).
신경 수준에서 뇌 발달의 기능적 영상 연구에 따르면 어린이와 청소년은 종종 성인보다 더 넓고 초점이 적은 활성화 패턴을 가지고 있으며 신경 자원의 효과적인 모집은 나이가 들수록 증가하여 뇌 활동에서 신경 활동이 감소합니다. 당면한 과제와 관련된 것보다22). 이러한 신경 발달 패턴이 경험에 의존하거나 생물학적으로 결정된 영향에 의한 것인지는 아직 명확하지 않습니다. 영상 연구는 또한 청소년이 정서적 상황에서 변연계 영역에서 활동을 강화시키는 것으로 나타났습니다 : 예를 들어 Galvan et al. (23)는 보상에 대한 기대는 어린이와 성인보다 청소년의 핵 축적에 더 두드러진 활성화와 관련이 있음을 발견했습니다. 흥미롭게도,이 연구자들은 핵 축적의 활성화와 청소년의 개별 위험 감수 경향 사이에 긍정적 인 상관 관계가 있음을 발견했습니다.24).
또한, 구조적 및 기능적 영상 연구는 전전두엽 피질이 사춘기 동안 감각 및 피질 하 구조와 더 강하게 연결됨을 보여 주었다 (25, 26, e6). 이것은인지 및 정서적 과정에 대한 정면 뇌 영역의 더 큰 영향을 의미합니다. 인지 및 정서 신경 회로의 발달이 구조적 신경 생물학 성숙의 유일한 결정 요인으로 간주되어서는 안됩니다. 오히려, 환경 적 요구와 유전 적 요인의 강한 상호 작용이있는 것으로 보인다. 예를 들어, 규제에 영향을 미치고이를 유지하는 뇌 구조는 부모-자식 상호 작용에 의해 영향을받습니다 (27).
청소년기에서 신경 회로의 심각한 재구성이 고주파 및 동기 뇌파의 변화에 대한 뇌파 (EEG) 연구를 포함하는 전기 생리 학적 연구에서 도출됨을 보여주는 추가 연구 결과28). 청소년기의 뇌 발달은 델타 (0-3 Hz) 및 세타 (4-7 Hz) 대역에서 휴식시 진동 활동의 감소와 알파 (8-12 Hz) 및 베타 대역 (13)의 증가와 관련이 있습니다. –30 Hz). 작업에 따른 진동으로 세타, 알파 및 베타 대역에서 진동 활동의 동기화 정확도가 향상됩니다. 청소년기의 동기화 된 발진의 후기 발달은 구조적 (해부학 적) 성숙 과정뿐만 아니라 지난 몇 년 동안 집중적으로 연구 된 신경 전달 물질 시스템의 근본적인 변화와 밀접한 관련이 있습니다.
전형적인 청소년 행동에 대한 신경 생물학적 설명 모델
전형적인 청소년 행동을 설명하기위한보다 영향력있는 신경 생물학적 모델 중 하나가 뉴욕의 Casey 그룹에 의해 개발되었습니다.29, e7()그림 3).
기능적 영상 연구에서 얻은 신경 해부학 적 소견과 데이터에 근거한이 모델의 주요 전제 (23, 24, 30, 31), 청소년기는 피질 뇌 영역의 비교적 초기 성숙과 전두엽 조절 영역의 상대적으로 지연된 성숙에 의해 야기되는 신경 불균형의 기간이라는 것이다.그림 3감정적 인 상황에서,보다 성숙 된 변연계 및 보상 시스템은 여전히 상대적으로 미성숙 한 전두엽 제어 시스템보다 우위에있다. 청소년이 본 성적으로 합리적인 결정을 내릴 수 없다는 것을 암시해서는 안됩니다. 오히려, 특히 감정적으로 가득 찬 상황 (예 : 다른 청소년이 있거나 보상이있을 가능성이있는 상황)에서 보상과 감정이 합리적인 의사 결정 과정보다 행동에 더 큰 영향을 미칠 가능성이 높아집니다 (23, 24, 32). 이 모델은 일련의 실험 연구에서 테스트되었습니다 (보물상자).
보물상자
위험한 행동에 대한 동료의 영향
연구자들은 3 가지 연령 그룹 (13 ~ 16 세, 18 ~ 22 세, 24 세 이상)의 사람들을 모집하여 위험한 결정에 대한 동시대 인 (피어)의 영향이 프로 밴드 연령에 달려 있는지 여부를 연구했습니다. 참가자는 신호등이 빨간색으로 바뀔 때까지 가능한 한 멀리 운전해야하는 일종의 운전 시뮬레이터에 넣었습니다.
그리고 벽이 나타났다. 차가 빨리 멈추지 않으면 벽에 부딪쳐서 운전자가 점수를 잃었습니다. 참가자는 시뮬레이터에서 혼자 또는 세 사람으로 구성되었습니다. 13 ~ 16 세는 다른 연령대의 참가자보다 동료 의사가있는 경우에만 위험한 결정을 내릴 가능성이 더 높습니다. 성인 운전 행동은 동료의 유무와 무관했습니다 (33).
예를 들어, 청소년들은 설문지에서 질문을받을 때 성인뿐만 아니라 특정 행동의 위험을 평가할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 다른 한편으로, 생태 학적으로 유효한 행동 테스트는 청소년이 혼자있을 때보 다 그룹에서 더 위험한 결정을 내린다는 것을 분명히 보여줍니다.33). 그 이유는 아마도이 시대에 위험한 행동, 동료의 사회적 승인의 혜택이 위험 자체보다 훨씬 높은 등급을 받았기 때문일 것입니다. 이것은 전두엽 및 변연 뇌 영역의 비선형 성숙 패턴과 관련 될 수있다. 이 모델에 따르면 예방 프로그램에 대한 연구에 따르면 위험에 대한 지식을 제공하는 프로그램은 개인의 이익과 사회적 역량 및 저항 훈련에 중점을 둔 프로그램보다 효과적이지 않습니다.34).
피질과 피질 뇌 구조 사이의 일시적인 불균형으로 인해 개인에게 어떤 기능상의 이점이 발생할 수 있는지 묻는 것은 흥미 롭습니다. 진화론 적 관점에서, 청소년기는 젊은이가 독립을 얻는 발달 기간입니다. 이 과정은 인간 종에 고유하지 않습니다. 같은 연령대의 다른 개인과의 증가 된 참신 추구 및 증가 된 사회적 상호 작용은 다른 많은 종에서도 관찰 될 수있다.35). 청소년들 사이의 위험한 행동은 한편으로는 전환과 새로운 경험 ( "감각 추구") 사이의 생물학적 이질 평형의 산물이며 다른 한편으로는 아직 미숙 한 자기 조절 능력 (2); 그 목적은 청소년들이 가족 보안 구역에서 벗어날 수있게하여 예를 들어 기본 가족 외부의 파트너를 찾을 수 있도록하는 것입니다. 전두엽 피질의 면역성은 특정 유형의 학습과 유연성을 선호하는 것으로 보입니다 (1).
실제로, 개인의 일생 동안, 뇌가 특정 유형의 학습 경험을 위해 특히 잘 준비된 여러 발달 창이있을 수 있습니다. 진화론 적 관점에서 볼 때, 특히 사회적 영향 자극에 민감하고 목표 우선 순위를 지정할 때 융통성이있는 청소년의 전형적인인지 스타일은 청소년이 직면 한 사회적 발달 과제에 가장 적합 할 수 있습니다. 이것은 또한 성인 두뇌가 절대적인 의미에서 최적의 기능 시스템으로 간주 될 수 없으며, 청소년기가 두뇌 성능이 부족한 상태로 간주되어서는 안됨을 의미합니다.
사춘기 호르몬이 청소년 뇌 발달에 미치는 영향
사춘기 동안 생식 기관의 성숙은 생식선 스테로이드 호르몬의 농도 증가와 관련이 있습니다. 뇌는 높은 밀도의 스테로이드 수용체를 가지고있어, 성 호르몬이 청소년기의 신경망에 영향을 미칠 가능성이 높습니다. 시스 크와 포스터 (36, e8)은 뇌의 구조 조정의 두 번째 물결이 초기의 주 산기 성적 분화 단계를 바탕으로 청소년기에 발생한다고 제안했다. 이 모델에 따르면, 사춘기 호르몬은 사춘기 뇌의 추가 구조화에 영향을 미치므로 신경 네트워크가 호르몬 효과를 활성화시키는 데 민감하게 작용하여 뇌의 영구적 인 재구성이 이루어집니다. 사춘기 호르몬의 농도가 증가하면 남학생과 여아의 시상 하부 뇌하수체-부신 (HPA) 축에 다른 영향을 미칩니다. 남학생의 안드로겐 증가는 분명히 코르티코 트로 핀 방출 호르몬 (CRH)의 시상 하부 분비를 억제하지만 여아의 에스트로겐은 HPA 축을 위로 조정하십시오. 에스트로겐은 소녀에게 스트레스를 받기 쉬운 반면, 안드로겐은 소년을 더욱 탄력있게 만듭니다 (37).
살펴보기
지금까지 유아기에 관한 연구는 과학계와 미디어로부터 가장 주목을 받았습니다. 그러나 최근의 발견은 청소년기의 심리적, 생물학적 변화가 뇌 구조와 기능에 강력한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 청소년의 뇌는 환경 요인이 대뇌 피질의 회로에 큰 영향을 미칠 수있는 새로운 가소성 단계를 거칩니다. 이것은 교육의 새로운 기회를 열어줍니다. 예를 들어, 청소년들이 감정에 쉽게 영향을받는 이유 때문에, 감정적으로 정서 조절을 훈련시키기 위해 의도적으로 긍정적 인 감정적 맥락에서 일어나는 학습 경험으로부터 이익을 얻습니다. 청소년기에 위험한 행동이 신경 생물학적 기초를 가지고 있다는 것을 감안할 때, 그러한 행동을 완전히 억제하려는 시도는 실패 할 것으로 보인다. 청소년들이 안전한 환경에서 감정적 인 경험을하고 규제법 (예 : 특정 종류의 광고 금지)과 감정적으로 긍정적 인 모델 제공을 통해 비 위험 행동과 관련된 사회적 보상을 높이는 것이 더 합리적입니다. 예를 들어, TV 드라마에서 10 대 주연 캐릭터는 친구들이 주최하는 음용 콘테스트를 거부하기로 결정할 수 있습니다.
또한, 청소년기의 장기 신경 가소성 기간은 청소년을 약물과 같은 유해한 환경 영향에 더욱 취약하게 만듭니다. 예를 들어, 동물 실험과 인간 연구 결과에 따르면 청소년기에 대마초를 사용하면 성인 대마초 사용자보다 뇌에서 영구적 인인지 변화와 구조적 변화가 발생할 수 있습니다 (38).
그러므로, 뇌 발달에 관한 미래의 연구는 뇌의 기능과 조직에 대한 환경 영향의 중요한 문제를 다루어야합니다.
지금까지인지 신경 과학은인지 및 정서적 과정과 발달에 대한 사회적 및 문화적 맥락의 영향을 적절하게 분석하지 못했습니다. 따라서, 청소년기가 뇌 성숙에 결정적인 단계이며, 뇌 성숙 과정이 20 세 이상 또는 그 이상으로 작동 할 수 있다는 현재의 이해는 교육 및 사회 정책에 중요한 영향을 미칩니다. 어린이와 청소년의 발달에 영향을 미치는 모든 결정은 신경 생물학적 사실을 고려해야합니다. 이 유형의 현재 주요 이슈는 대마초 소비 합법화 문제와 청소년 청소년 범죄 법 적용 가능성을 포함합니다.
주요 메시지
- 사춘기에는 두뇌의 근본적인 재구성이 일어나서 삼십년의 삶의 시작으로 계속됩니다.
- 청소년 뇌 발달은 초기에 발달 한 변연계와 보상 시스템과 아직 완전히 성숙하지 않은 전두엽 제어 시스템 사이의 불균형이 특징입니다. 이러한 불균형은 청소년의 전형적인 정서적 반응성 스타일에 대한 신경 기질 일 수 있으며 위험한 행동을 촉진 할 수 있습니다.
- 전형적인 청소년 행동은 청소년의 자율성 발달의 기초이며 1 차 가족으로부터의 해방을 촉진합니다.
- 사춘기의 호르몬은 사춘기 뇌의 추가 성별 구조 조정에 영향을 미칩니다.
- 청소년 뇌의 재구성은 특히 긍정적이고 부정적인 환경 영향을 받기 쉽습니다.
각주
이해 충돌 선언
Konrad 교수는 Medice, Lilly 및 Novartis 회사로부터 강의 명예와 Vifor Pharma Ltd로부터 연구 지원 (외부 자금 지원)을 받았습니다.
다른 저자들은 이해의 상충이 존재하지 않는다고 말합니다.
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