사춘기 두뇌와 행동의 신경 생물학 : 물질 사용 장애 (2010)에 대한 함의

개요

청소년기는 육체적 성숙, 독립을위한 추진력, 사회적 및 동료 상호 작용의 증가 된 성실함 및 뇌 발달을 포함하여 동시에 경험되는 많은 변화가있을 때 발달의 과도기입니다. ^1-3. 이 발달 기간은 또한 약물 및 알코올 실험, 범죄 활동 및 보호되지 않은 섹스를 포함한 위험한 행동의 변곡이 특징 인 시간입니다. 이러한 위험한 행동의 신경 기반을 이해하는 것은 물질 의존 및 남용과 같은 열악한 결과를 초래할 수있는 십대를 식별하는 데 중요합니다.

왜 청소년들이 충동적이고 위험한 행동에 관여 할 수 있는지에 대한 많은 가설이 세워졌습니다. 청소년기의 전통적인 설명은 그것이인지 제어 능력의 점진적으로 더 큰 효율과 관련된 발달 기간임을 시사한다. 인지 제어에서의 이러한 효율은 영상화에 의해 입증되는 바와 같이 전전두엽 피질의 성숙에 의존하는 것으로 기술된다 ^4-7 그리고 사후 연구^8-10 이 지역의 지속적인 구조적 및 기능적 발전을 젊은이들에게 잘 보여줍니다.

전전두엽 피질의 발달로 개선 된인지 조절은 어린 시절부터 성인까지이 능력의 선형 증가와 일치합니다. 그러나 사춘기 동안 관찰 된 차선책과 행동은 발달의 변곡을 나타냅니다 ¹¹ 청소년 행동 및 사망률에 관한 국립 보건 통계 센터 (National Center for Health Statistics)에 의해 입증 된 바와 같이, 이는 아동기 또는 성인기에서 유일하다 ¹². 인지 조절과 미성숙 한 전전두엽 피질이 차선책의 선택 행동만을위한 기초라면, 소아는 발달 된 전전두엽 피질과인지 능력을 고려할 때 청소년보다 현저히 유사하거나 아마도 더 나빠 보일 것입니다 ². 이 검토는 청소년기 동안 뇌가 어떻게 변화하여 위험하고 충동적인 행동의 변화를 설명 할 수 있는지에 대한 주요 질문을 다룹니다. 또한,이 개발 기간 동안 알코올 및 약물 사용이 어떻게 이러한 변화를 악화시키고 후속 학대 및 의존으로 이어질 수 있는지에 대한 예를 제공합니다.

청소년기의인지 및 신경 생물학적 변화를 정확하게 포착하려면이 기간을 단일 스냅 샷이 아닌 일시적인 것으로 취급해야합니다. ³. 다시 말해서,이 발달 기간을 이해하기 위해, 발달의 다른 시점과 비교하여이시기의 뚜렷한 속성을 구별하기 위해 청소년기의 출입이 필요합니다. 따라서,인지 및 신경 과정에 대한 유년기에서 성인기까지 발달 궤적을 확립하는 경험적 데이터는 이러한 전이를 특징 짓는 데 더 중요하며, 청소년의 뇌 변화 또는 행동에 대한 해석을 제한하는 데 더욱 중요합니다.

둘째, 청소년기의 정확한 묘사는이시기의 표현형 특성의 개선을 필요로한다. 예를 들어, 행동 수준에서 청소년은 종종 거의 같은 동의어로 사용되는 이러한 구조를 가진 충동적이고 더 큰 위험을 감수하는 것으로 특징 지워집니다. 그러나 이러한 구성은 명확하며이 구분을 이해하는 것은 발달 궤적과 신경 토대를 설명하는 데 중요합니다. 우리는 행동, 임상 및 신경 생물학적 증거를 제공하는데, 이는 위험을 감수하는 것이 환경 적 인센티브 (감지 추구)에 대한 민감성과 더 밀접하게 결합되는 반면, 충동 성은 하향식인지 제어와 관련이 없다는 것을 의미한다.

이론적으로 실험 결과를 근거로, 우리는 청소년기에 대한 그럴듯한 신경 생물학적 모델을 제공하고이 기간 동안의 발달이 알코올 및 약물 남용에 대한 취약성을 향상시키는 방법을 제안합니다. 이 검토의 목적은 청소년기를 정신 병리학적인 것이 아니라 일부 청소년이 아닌 다른 청소년이 물질 남용에 취약한 이유를 설명하는 것입니다. 따라서, 우리는 조기 식별 및 중재 결과 평가를위한 잠재적 인 생물학적 및 행동 표지를 식별하려고 시도합니다.

청소년기의 신경 생물학적 모델

청소년 발달의 신경 생물학 모델 ² 설치류 모델을 기반으로하는 ^{13, 14} 청소년기의 최근 영상 연구 ^{6, 7, 15-20} 묘사되어있다 그림 1. 이 모델은 subcortical 및 prefrontal 하향식 제어 영역을 회로로 함께 고려해야하는 방법을 보여줍니다. 이 만화는 이들 부위의 신호 전달을위한 상이한 발달 궤적을 보여 주며, 전두부 제어 영역보다 초기에 변연계 돌기가 발생합니다. 이 모델에 따르면, 청소년은이 전두엽 회로가 여전히 발달하고있는 어린이에 비해, 청소년기 동안 덜 성숙 된 피질 회로 (시스템의 의존성 불균형)에 비해 기능적으로 성숙 된 피질 회로에 의해 편향된다. 이 시스템이 완전히 성숙한 성인과 비교할 때 개발 및 경험을 통해 이러한 영역 간의 기능적 연결이 강화되고 서브 피질 시스템의 하향식 변조 메커니즘을 제공합니다. ⁷. 따라서이 회로 내에서 연결의 기능 강화와 함께 전두엽 회로가 개발 과정에서 관찰되는 충동 성과 위험 감수의 변화를 설명하는 메커니즘을 제공 할 수 있습니다.

그림 1

발달 전반에 걸쳐 복부 선조와 전두엽 피질 (PFC) 상호 작용의 만화 모델. 진한 색은 더 큰 지역 신호를 나타냅니다. 선은 기능적 연결을 나타내며 실선은 성숙한 연결을 나타내고 점선은 ...

이 모델은 이전 모델과 일치합니다 ^21-24 이는 덜 성숙한 하향식 전두엽에 비해 피질 돌기의 조기 성숙으로 인해 아동기부터 성인기까지의 행동에서 관찰되는 비선형 변곡의 기초를 제공한다는 점이다. 구체적으로, 3 자 모형 ²¹ 동기 부여 행동에는 세 가지의 신경 회로 (접근, 회피 및 규제)가 있다고 제안합니다. 접근 시스템은 복부 선조, 편도에 의한 회피 시스템, 마지막으로 전전두엽 피질에 의한 규제 시스템에 의해 제어됩니다 ²⁵. 현재 모델은 청소년기에서 성인기로의 전환뿐만 아니라 오히려 전환에서 뇌 변화에 대한 경험적 증거에 근거한다는 점에서 다른 모델과 크게 다릅니다. 으로 유년기 이후의 청소년기 밖으로 성인기의 청소년기. 또한, 모델은 striatum과 편도체가 이들 구조의 원자가 독립성을 보여주는 최근 연구에서 접근과 회피 행동에 특이적임을 시사하지 않습니다 ²⁶오히려 행동을 편향시킬 수있는 환경에서 동기적이고 정서적으로 관련된 신호를 감지하는 데 중요한 시스템입니다. 이 검토에서 우리는 어린 시절에서 성인으로 전환을 보여주는 우리의 모델의 맥락에서 청소년 행동 및 인간 이미징 연구에서 가장 최근의 증거를 설명합니다.

청소년기의 표현형 특성

장기 목표에 찬성하여 유혹에 저항하는 능력은인지 통제의 한 형태입니다. 이 능력의 랩은 청소년 위험한 행동의 핵심에 있다고 제안되었습니다 ²⁷. 사회적, 발달 적,인지 적 심리학의 맥락에서 유혹으로부터의 저항 또는 즉각적인 만족의 지연을 포함하는인지 조절이 연구되었다. 발달 적으로,이 능력은 유아가 나중에 더 큰 보상 (예 : 두 개의 쿠키)을 위해 즉각적인 보상 (예 : 쿠키)에 저항 할 수있는 시간을 평가함으로써 측정되었습니다. ²⁸. 비록 성인이라 할지라도 개인마다이 능력이 다양하지만, 발달 연구는 개인이 특히 유혹에 취약 할 때 발달의 창을 시사합니다. 이 능력은 임펄스 제어의 형태로 설명되었습니다 ²⁹ 그리고 그것은 다면적이다 ^{30, 31}, 그러나 현저하고 경쟁적인 투입과 행동에 직면하여 목표 지향적 행동을 달성하는 능력으로 운영 적으로 정의 될 수있다 ³².

역사적으로, 발달 연구는 유아기에서 성인기로의인지 조절 능력이 꾸준히 개선되었음을 보여주었습니다. ³³. 이 관찰은 Go-NoGo 작업, Simon 작업 및 참가자가 올바른 응답을 달성하기 위해 선제 적 대응을 무시해야하는 작업 전환 패러다임과 같은 패러다임을 포함한 통제 된 실험실 환경에서 실험적 패러다임의 풍부한 행동 적 증거에 의해 뒷받침됩니다. ^{32, 34}. 그러나, 인센티브 관련 단서에 대한 반응을 억제하는 것이 유리한 경우,인지 통제가 어려움 ²⁰. 이 감소 된 통제는 특히 성 및 약물 관련 행동에서 차선의 선택이 피크 인 청소년기 기간 동안 분명합니다. ^{3, 11, 12, 14}. 이러한 관찰은인지 조절의 발달 궤적이 복잡하고인지 조절 요구가 동기 부여 드라이브 또는 프로세스와 상호 작용하는 정서적으로 부과되거나 강화 된 상황 (예 : 사회적 및 성적 상호 작용)에 의해 조절 될 수 있음을 암시합니다.

동기 부여는 최소한 두 가지 방법으로인지 조절을 조절할 수 있습니다. 첫째, 주어진 작업에서 성과에 대한 보상을 받으면 보상을받지 못할 때보 다 사람들이 더 열심히 일하고 궁극적으로 더 나은 성과를 낼 수 있습니다 ¹⁷. 둘째, 식욕에 대한 생각과 행동을 억제해야 할 때 통제력을 발휘하는 능력에 도전 할 수있다 ²⁰. 청소년 발달에 대한 최근의 연구는 상대적으로 중립적 인 동기와 동기적인 상황에서인지 조절 능력을 비교하기 시작했습니다. 이 연구는 환경 단서, 특히 발달의 다른 점에서 보상에 기초한 감수성에 대한 민감도의 변화를 제안하고, 청소년기 동안인지에 대한 동기 부여의 독특한 영향을 시사합니다.

다음 섹션에서는 청소년 행동이 성인에 비해 정서적으로 고조된 상황에서 어떻게 다르게 편향되는지에 대한 가장 최근의 연구 중 일부를 강조합니다.

예를 들어, Ernst와 동료 ^{35, 36} 일부 시련에 대해서는 정확한 성과에 대한 재정적 보상을 약속하면서 비 연속성 과제에 대한 성과를 조사했지만 다른 시련에 대해서는 그렇지 않았습니다. 결과는 보상에 대한 약속, 성인에 비해 청소년의인지 제어 행동을 촉진 시켰으며, 그 결과는 복제 된 것으로 밝혀졌습니다. ¹⁷ 최근 사회적 보상으로 확대되었습니다 (예 : 행복한 얼굴) ²⁰).

이전의 예는 인센티브가있는 십대의 성과 향상 사례를 제공하지만, 보상은 높은 이득으로 이어지는 보상에 대한 반응을 억제 할 때 성과를 떨어 뜨릴 수도 있습니다. 예를 들어, 의사 결정 중에 보상 피드백이 즉시 제공되거나 (과제에 정서적 인 흥분을 불러 일으키는 "뜨거운"시행) 보상 결정이 제공되는 도박 작업을 사용하는 경우 ( "차가운"고의적 의사 결정 시도), Figner 및 동료 ³⁷ 청소년들은 성인에 비해 불균형 적으로 더 위험한 도박을했지만“뜨거운”조건에서만 나타냈다. 유사한 작업을 사용하여 Iowa Gambling Task, Cauffman 및 동료 ³⁸ 보상과 인센티브에 대한 이러한 민감성은 실제로 유년기부터 청소년기까지 꾸준히 증가하여 더 유리한 카드 덱을 사용하는 경향이 있으며, 그 후 사춘기부터 성인기로의 후속 감소와 함께 사춘기 동안 실제로 최고점을 나타냅니다. 이 결과는 13와 17 사이에서 대략 정점에 도달 한 후 감소하는 곡선 함수를 보여줍니다. ²⁷. 아이오와 도박 사업을 통해 이전에 발견 한 결과는 나이가 들면서 성능이 선형 적으로 증가하는 것으로 나타났습니다 ³⁹이러한 연구는 나이를 지속적으로 보지 않았으며 유리한 카드 덱을 사용한 시험 만 조사하지 않았습니다.

최근의 연구는 사회적 맥락, 특히 동료들도 동기 신호로 작용할 수 있으며 사춘기 동안인지 조절을 감소시킬 수 있다고 제안했다. 청소년의 동료가 물질을 사용하는 정도는 청소년이 스스로 사용할 알코올 또는 불법 물질의 양에 직접 비례하는 것으로 나타났습니다 ⁴⁰. Gardner와 동료들은 시뮬레이션 된 운전 작업을 사용합니다. ⁴¹ 청소년이 혼자있을 때보 다 동료가있을 때보 다 위험한 결정을 내리고 이러한 위험한 결정은 나이가 들어감에 따라 줄어든다는 것을 보여주었습니다 ^{23, 40}.

종합 해보면,이 연구는 청소년기 동안 잠재적 보상의 동기 부여 신호가 특히 현저하고 강화제 또는 보상 결과로 제공 될 때 성능이 향상 될 수 있지만, 신호로 제공 될 때 더 위험한 선택 또는 차선책으로 선택 될 수 있음을 시사합니다. 후자의 경우 동기 부여 신호는 효과적인 목표 지향적 행동을 감소시킬 수 있습니다. 또한, 이들 연구는 보상 및 감각 추구 행동에 대한 민감성이 매우 다른 발달 패턴 (각각 곡선 함수 대 선형 함수)을 갖는 충동 성과는 다르다는 것을 제안한다. 이러한 차이는 Steinberg et al.의 최근 연구에서 더욱 분명 해졌다. ⁴² 감각 추구와 충동의 자기보고 수단을 사용합니다. 그들은 종종 발견되는 감각 추구와 충동의 구성이 1000와 10의 나이 사이에 거의 30 개인의 다른 시간표를 따라 발달하는지 테스트했습니다. 결과는 연령에 따른 감각 추구의 차이가 곡선 패턴을 따랐으며, 10와 15 년 사이에 감각 탐색의 피크가 증가하고 그 이후에 감소하거나 안정된 상태를 유지함을 보여 주었다. 대조적으로, 임펄스의 나이 차이는 선형적인 패턴을 따랐으며, 나이에 따른 임펄스의 정도는 선형적인 방식으로 감소했다 (참조) 그림 2 패널 A). 이러한 연구 결과는 실험실 기반의 연구 결과와 함께 청소년기에 걸릴 위험에 대한 취약성이 높아졌다고 주장합니다. ⁴².

그림 2

감각 추구와 충동에 대한 다른 발달 과정의 삽화. 패널 A. 연령에 따른 감각 추구와 충동의 도표 ( ⁴²). 패널 B. 보상에 민감한 뇌 영역에서의 활동 패턴 도표 ...

청소년의 신경 생물학

청소년기 모델에서 알 수 있듯이,인지 및 동기 부여 행동과 관련된 두 가지 핵심 영역은인지 제어에 중요한 것으로 알려진 전두엽 피질입니다 ⁴³ 환경의 새로운 신호와 보람있는 신호를 감지하고 학습하는 데 중요한 선조 ⁴⁴. 우리는 감각 추구와 충동의 개발에 관한 이전의 행동 발견의 맥락에서 개발 전반에 걸쳐 이러한 동기 부여 및인지 시스템을 지원하는 신경 생물 학적 변화에 대한 최근의 동물 및 인간 이미징 작업을 강조합니다. 우리는 연구 결과를 접지하기 위해 환경에서 두드러진 신호를 감지하는 데 관련된 상향식 선조 영역의 개발을 위해 곡선 기능과 관련하여 하향식 전두엽 영역의 선형 발달의 앞에서 설명한 불균형 모델을 사용합니다. 특정 지역 변화보다는 회로를 조사하는 것의 중요성, 특히 다양한 형태의 목표 지향적 행동의 기초가되는 전두엽 회로 내에서 중요합니다. 이 관점은 각 영역이 어떻게 성숙하게되는지에 대한 검사에서 상호 연결된 회로의 맥락에서 어떻게 상호 작용할 수 있는지에 대한 영역을 이동시킨다.

정액 동물과 인간의 작업은 striatal 및 prefrontal 대뇌 피질 영역이 목표 지향적 행동을 형성하는 방법을 보여 주었다 ^{7, 27, 37, 38, 44}. 원숭이, Pasupathy & Miller에서 단일 단위 녹음 사용 ⁴⁵ 유연하게 일련의 보상 우발 상황을 학습 할 때, 선조에서의 매우 초기 활동은 보상 기반 연관의 기초를 제공하지만, 나중에 더 심의적인 전두엽 메커니즘이 가장 큰 이득을 최적화 할 수있는 행동 결과를 유지하기 위해 관여한다는 것을 보여주었습니다. 병변 연구에서 복제 ^46-48. 전전두엽 영역에서 활성화가 시작되기 전 보상 우발의 초기 시간적 코딩에서 선조체의 역할이 인간에게까지 확대되었다 ⁴⁹. 이러한 발견은 (구성 요소 기능과 함께) 지역 간의 상호 작용을 이해한다는 것을 시사한다. frontostriatal 회로 내에서 청소년의인지 및 동기 제어의 모델을 개발하는 데 중요합니다.

Frontostriatal 회로는 청소년기 동안 상당한 정교화 ^50-53 도파민 시스템에서 특히 극적입니다. 선조에서 도파민 수용체, D1 및 D2의 밀도의 피크는 청소년기 초기에 발생하며, 이후 청년기에 의해 이러한 수용체가 손실됩니다. ^54-56. 대조적으로, 전전두엽 피질은 후기 청소년기와 청년기까지 D1 및 D2 수용체 밀도에서 피크를 나타내지 않습니다 ^{57, 58}. 칸 나비 노이드 수용체를 포함한 다른 보상 관련 시스템에서 유사한 발달 변화가 나타났습니다 ⁵⁹. 보상 감도가 도파민 시스템에 의해 조절되는지에 대한 논란이 남아 있기 때문에 도파민 시스템의 변화가 동기 행동과 어떻게 관련 될 수 있는지는 불분명합니다. ^{60, 61})가 덜 활동적이거나 과민 한 도파민 시스템의 결과인지 여부 (예 : ^{62, 63}). 그러나, 청소년기 동안 도파민이 풍부한 회로의 급격한 변화를 감안할 때, 이는 유년기 또는 성인과 다른 보상에 대한 민감도의 변화와 관련이있을 가능성이 있습니다 ^{50, 64}. 도파민 수용체의 중요한 변화를 넘어서, 청소년기 동안 발생하는 성적 호르몬을 유발하는 극적인 호르몬 변화가 있으며, 이는 성체 성숙을 유발하고, 전방 배양 회로의 기능적 활동에 영향을 미칩니다 ⁶⁵그러나 자세한 논의는이 문서의 범위를 벗어납니다. ^{66, 67} 주제에 대한 자세한 검토를 위해.

인간 이미징 연구는 개발 전반에 걸쳐 도파민이 풍부한 전리층 회로의 연결을 강화하기위한 지원을 제공하기 시작했습니다. Casey와 동료들은 확산 텐서 이미징 및 기능적 자기 공명 (fMRI) 사용 ^{68, 69} 다른 사람 ⁷⁰ 개발 전반에 걸쳐 이러한 회로 내 원위 연결에서 더 큰 강도를 보였으며 전두엽과 선조 영역 사이의 연결 강도를 일반적으로 그리고 비정형 적으로 발달시키는 개인의인지 제어에 효과적으로 참여할 수있는 능력과 연결했습니다. ^{68, 69}. 이 연구는인지 제어에 효과적으로 참여할 수있는 능력을 지원하는 corticostriatal 회로 내에서의 신호 전달의 중요성을 설명합니다.

마찬가지로, 선조체와 전전두엽 피질과 같은 피질 시스템이 청소년에서 관찰되는 위험한 행동을 일으키는 방식에 대한 인간 기능적 신경 영상 연구의 증거가 많이 있습니다. ⁷¹. 대부분의 이미징 연구는 전두엽 피질이인지 제어의 연령 관련 개선을 유지하는 것으로 생각되는 것을 보여주는 하나 또는 다른 영역에 초점을 두었습니다. ^72-78 숙성 지연 ^{4, 79, 80} 반면 신규 성과 보상 조작에 민감한 선조 영역은 초기에 개발됩니다 ^{74, 81}. 몇몇 그룹은 청소년이 성인과 비교하여 기대 및 / 또는 보상 수령에서 복부 선조체의 활성화를 증가시키는 것으로 나타났습니다 ^{6, 15, 17, 18}하지만 다른 사람들은 저 응답을보고합니다 ⁸².

어린 시절부터 성인까지 발달의 모든 범위에서 보상 관련 프로세스를 조사한 최초의 연구 중 하나가 Galvan과 동료들에 의해 완료되었습니다. ⁶ 6에서 29 세까지 그들은 복부 선조체 활성화가 다양한 규모의 금전적 보상에 민감하다는 것을 보여주었습니다. ⁴⁹ 이 반응은 청소년기와 청소년 및 청소년에 비해 과장되었다 ⁶ (참조 그림 3), 신호 증가를 나타내는 ⁶ 또는 그 이상의 지속적인 활성화 ⁸³. 복부 선조의 패턴과 달리 궤도 전 전두 영역은이 시대에 걸쳐 장기간의 발달을 보여주었습니다.그림 2b).

그림 3

Ventral Striatal 활동은 보상을 받고 위험을 감수합니다. 축 방향 평면 (좌측 패널)의 국소화 (보상 (중간 패널)로 활성화되고 위험 감수 (오른쪽 패널)와 상관 관계가 있음) ^{6, 16})

그러나, 복부 선조에서의 신호 전달의 이러한 향상은 행동과 어떤 관련이 있습니까? 후속 연구에서 Galvan과 동료 ¹⁶ 위험을 감수하고 충동적인 성격 특성 측정을 통해 복부 선조체의 활동과 큰 금전적 보상 사이의 연관성을 조사했습니다. 7에서 29 세까지의 샘플에서 위험한 행동, 위험 인식 및 충동에 대한 익명의 자체보고 등급 척도를 획득했습니다. Galvan et al. 복부 선조 활동과 큰 보상 사이의 긍정적 인 연관성과 위험한 행동에 참여할 가능성을 보여주었습니다. 그림 3) 이러한 발견은 위험한 선택과 복부 선조체 활동을 보여주는 성인 영상 연구와 일치합니다 ^{84, 85}.

과장된 복부 선조체 반응으로 색인 된 청소년의 위험한 행동과 보상에 대한 민감성 간의 연관성을 더욱 지원하기 위해 Van Leijenhorst와 동료 ¹⁸ 도박 작업을 사용하여이 연결을 테스트했습니다. 작은 금전적 보상을 얻을 가능성이 높은 저 위험 도박과 더 큰 금전적 보상을 얻을 가능성이 적은 고위험 도박을 포함했습니다. fMRI 결과는 고위험 선택이 복부 선조체 모집과 관련이 있고, 저 위험 선택이 복부 중간 전두엽 피질에서의 활성화와 관련이 있음을 확인 하였다. 이러한 발견은 청소년기의 위험한 행동이 피 질적 보상의 여러 발달 궤적과 전립선 조절 뇌 영역이 청소년기의 신경 생물학 모델과 일치하여 발생하는 불균형과 관련이 있다는 가설과 일치합니다.

Galvan 연구에서 위험 감수 행동과 복부 선조체 활성화 사이에 연관성이있는 것으로 보이지만 ¹⁶ 충동과 복부 선조체 활동 사이에는 상관 관계가보고되지 않았다. 오히려, 임펄스 제어 작업 중 전두엽 피질 모집에서 연령에 따른 선형 발달을 보여주는 수많은 이미징 연구와 일치하여, 임펄스 등급은 연령과 상관 관계가 있었다. ^{7, 75, 77} (및 리뷰를 참조하십시오 ^{34, 86}). 또한, 최근 연구에 따르면 임펄스 등급은 건강한 소년의 샘플에서 복부 중간 전 전두 피질의 부피와 반비례 관계가있는 것으로 나타났습니다 (7–17yrs). ⁸⁷. 마지막으로, ADHD와 같은 충동 성 문제를 특징으로하는 임상 개체군에 대한 연구는 대조군에 비해 임펄스 조절 장애 및 전두엽 영역에서의 활동 감소를 보여줍니다 ^{88, 89} 인센티브에 대한 응답이 강화되지는 않음 ⁹⁰.

이러한 연구 결과는 곡선 패턴을 나타내는 전자와 선형 패턴을 나타내는 임펄스의 것으로부터 위험 감수 및 보상 감도와 관련된 구조물의 분리에 대한 신경 생물학적 경험적 지원을 제공한다 (참조) 그림 2 B). 따라서 청소년의 선택과 행동은 전두엽 피질 단독의 충동 성 또는 장기간의 발달로 설명 될 수 없다. 오히려, 청소년의 행동이 왜 성인뿐만 아니라 어린이와도 다른지 설명하기 위해 동기 부여 피질 영역을 고려해야합니다. 따라서, 복부 선조가 흥분 정도에서 역할을하는 것으로 보입니다 ^{82, 91} 긍정적 인 영향 ¹⁵ 감각을 추구하고 위험을 감수하는 성향뿐만 아니라 보상을받을 때 ^{16, 91}. 더 중요한 것은, 이러한 발견은 청소년기 동안, 일부 개인은 단순히 충동의 단순한 변화보다는 위험한 행동에 관여하려는 주어진 개인의 소인의 변동에 따른 발달 변화로 인해 위험한 행동에 관여하는 경향이 있음을 시사합니다.

덜 주목받는 과학 분야는 개발 과정에서인지 제어와 동기 부여 시스템이 상호 작용하는 방식을 결정하는 것입니다. 앞에서 언급했듯이 Ernst와 동료 ^{35, 36} 금전적 보상의 약속은 성인의 경우보다 청소년의인지 제어 행동을 촉진시키는 것으로 나타났습니다. Geier et al. ¹⁷ 최근 기능 뇌 이미징 중 antisaccade 작업의 변형을 사용 하 여이인지 업 규제의 신경 기판 식별. 청소년과 성인의 경우 돈이 위기에 처한 시련은 성과를 가속화하고 정확성을 높였지만이 효과는 청소년에게는 더 컸습니다. 다음 시험이 보상 될 것이라는 단서에 따라, 청소년들은 배설 선조에서 과장된 활성화를 보였으며,이어서 반 스케이드를 준비하고 실행했습니다. 눈의 움직임을 제어하는 ​​데 중요한, 전 중구 sulcus를 따라 전두엽 영역 내의 청소년에서 과장된 반응이 관찰되었으며, 이는 또한 제어 영역에서의 보상 관련 상향 조절을 시사한다.

위에서 제안한 바와 같이, 보상은 목표 지향적 행동을 향상시키고 감소시킬 수 있습니다. 도박을하는 동안 식욕을 자극하는 신호가 존재하지 않을 때 청소년이 더 많은 위험을 감수한다는 관찰은이 점을 지적합니다 (예 : ³⁷). 최근 영상 연구에서 ²⁰, Somerville et al. 식욕을 가진 제어 영역의 하향 조절 신경 기판을 식별. 서머 빌 등. 식욕을 돋우는 사회적 신호 (행복한 얼굴)와 중립적 인 신호로 go nogo 작업을 수행하는 동안 어린이, 청소년 및 성인 참가자를 테스트했습니다. 중립 신호에 대한 작업 성능은이 임펄스 제어 작업에서 연령에 따라 꾸준히 개선되었습니다. 그러나, 개인이 식욕을 돋우는 접근에 저항해야하는 시험에서, 청소년들은 예상되는 나이에 따른 개선을 보이지 않았다. 사춘기 동안의 이러한 성능 감소는 선조체의 활동 증가와 유사합니다. 반대로, 열등한 전두 이랑의 활성화는 전체 정확도와 관련이 있으며 nogo vs go 시험의 연령에 따른 선형 변화 패턴을 보여주었습니다. 종합 해보면, 이러한 발견은 성숙한인지 조절 반응이없는 청소년의 식욕 단서에 대한 과장된 복부 선조체의 표현을 의미합니다.

종합적으로,이 데이터는 그룹의 청소년은 위험 테이커로 간주되지만 ⁴¹, 일부 청소년은 다른 청소년보다 위험한 행동을하는 경향이있어 부정적인 결과를 초래할 가능성이 더 높습니다. 이러한 연구 결과는 발달 인구의 위험 감수 및 충동 성과 관련된 복잡한 뇌 행동 관계를 조사 할 때 개인의 다양성을 고려하는 것이 중요 함을 강조합니다. 또한, 이러한 개인 및 발달상의 차이는 일부 개인의 약물 사용과 관련된 위험 감수 및 궁극적으로 중독에 대한 취약성을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다 ⁶⁴.

청소년의 약물 사용 및 남용

청소년기는 마약과 알코올 실험의 기간을 증가시킵니다 ⁹², 십대들이 알코올을 가장 많이 악용하는 행위 ^{11, 93, 94}. 알코올과 같은 이러한 물질의 초기 사용은 나중에 의존성과 남용을 신뢰할 수있는 예측 변수입니다 ⁹⁵. 다른 발달 단계에서 필적 할 수없는 청소년기와 성인 사이의 알코올 의존도가 급증한 경우 ⁹⁶, 우리는 주로 청소년 및 동기 부여 속성에서의 사용 및 남용에 대한 선별 검토에 중점을 둡니다.

코카인 및 칸 나비 노이드를 포함한 알코올 및 기타 남용 물질은 강화 특성을 갖는 것으로 나타났습니다. 이 물질은 배쪽 선조체를 포함하여 도파민이 풍부한 전두엽 회로에서 뉴런의 급성 활성화로 중배엽 도파민 전달에 영향을 미칩니다. ^97-99. Hardin and Ernst (2009)가 제안한대로 ⁹²이들 물질의 사용은 이미 강화 된 복부 선조체 반응을 악화시켜 약물에 대한 강화 특성을 강화 시키거나 강화시킬 수있다. 로빈슨과 버리지 ^{61, 63, 100} 이러한 남용 약물은 복부 선조와 같은 약물 인센티브와 관련된 시스템을 "강탈"하여 하향 전 전두 조절 영역을 하향 조절할 수 있다고 제안했습니다.

청소년의 알코올 사용에 대한 경험적 연구의 대부분은 인간 청소년에서 그러한 연구를 수행하는 데 윤리적 제약이 주어짐에 따라 동물에서 이루어졌습니다. 에탄올의 동물 모델은 또한 성인에 비해 청소년에서 알코올의 차등 효과에 대한 가장 많은 증거를 제공하며 에탄올 효과에 상대적으로 둔감 한 청소년의 인간 소견과 일치합니다. 스피어 (Spear)와 동료들은 성인에 비해 청소년 쥐가 에탄올의 사회, 운동, 진정, 급성 금단 및 "행복 효과"에 덜 민감하다는 것을 보여 주었다 ^101-103. 이러한 결과는 많은 효과가 성인의 섭취를 제한하는 신호로 작용한다는 점에서 중요합니다. ¹¹. 마찬가지로, 청소년들이 알코올 섭취를 제한하는 데 도움이 될 수있는 단서에 둔감 한 동시에 사회적 촉진과 같은 알코올의 긍정적 인 영향은 알코올 사용을 더욱 촉진 할 수 있습니다 ¹⁰⁴. 알코올 남용을 포함한 인간의 가장 위험한 행동은 사회적 상황에서 발생합니다 ²³, 이러한 행동이 동료들에 의해 가치가있을 때, 청소년들이 알코올과 약물을 더 많이 사용하도록 촉구 할 수 있습니다.

성인과 비교하여 청소년의 알코올 사용과 남용으로 뇌가 어떻게 변합니까? 청소년이 알코올의 일부 행동 영향에 덜 민감 할 수있는 반면, 일부 신경 독성 영향에 더 민감한 것으로 보입니다. ⁹⁴. 예를 들어 생리적 연구 (예 : ¹⁰⁵)는 성인에서보다 청소년에서 해마 슬라이스에서 NMDA- 매개 시냅스 전위의 더 큰 에탄올 유도 억제 및 장기 강화를 보여준다. 에탄올의 중독 용량의 반복 노출은 또한 더 큰 해마 의존성 기억 결핍을 생성합니다 ^{106, 107} 연장 된 에탄올 노출은 수지상 척추 크기의 증가와 관련이있다 ¹⁰⁸. 수지상 척추 변화의 후자의 발견은 중독성 행동을 안정화시킬 수있는 뇌 회로의 변형을 암시한다 ⁹⁴.

뇌 영상 연구의 데이터는 인간에게 뇌에 대한 알코올의 신경 독성 영향에 대한 평행 증거를 제공합니다. 많은 연구에 따르면 건강한 사람에 비해 알코올 의존적이거나 학대적인 청소년과 청년의 뇌 구조와 기능이 바뀌었다. 이 연구는 더 작은 정면 및 해마 양, 변경된 백질 미세 구조 및 더 나쁜 기억을 보여준다 ^109-113. 또한, 이러한 연구는 해마 양과 최초 사용 연령 사이의 긍정적 인 연관성을 보여줍니다 ¹⁰⁹ 초기 청소년기는 알코올의 신경 독성 영향에 대한 위험이 높아질 수 있음을 시사합니다. 해마 양과 음의 상관 관계가있는 기간은이 효과를 악화시킬 수 있습니다.

현재, 소수의 연구 만이 청소년의 약물 또는 알코올 관련 자극 (예 : 알코올 사진)에 대한 기능적 뇌 활동을 조사했습니다. ¹¹⁴비록 이것이 미래의 연구 영역이지만 ¹¹⁵). 고위험 집단에 대한 연구 (예 : 가족 의존성 알코올 의존성)는 약물 사용 노출 전에 정면 기능 장애가 명백 함을 시사합니다 (예 : ^{116, 117}) 나중에 물질 사용을 예측할 수 있습니다 ^{118, 119}. 그러나 8에서 알코올이 가족 위험이 낮고 높은 15 세 소년에 미치는 영향에 대한 초기 행동 연구에서 ¹²⁰, 성인 집단에서 중독 된 특정 복용량 이후에도 중독 시험에서 행동 변화 나 문제가 발견되면 가장 중요한 발견은 거의 없었다. 이러한 신경 독성 효과는 알코올의 동기 효과에 대한 민감도와 약물 사용 노출 이전에도 명백한 하향식 전두엽 제어의 증거와 함께 증가합니다. ¹¹⁶ 청소년기를 넘어서는 알코올 및 약물 남용의 장기 과정을 수립 할 수 있음 ^{118, 119}.

결론

함께, 연구는 동기 부여 자극에 과장된 반응성을 나타내는 나중에 출현하는 "하향식"시스템과 나중에 성숙하는 "상향식"인지 조절 영역 사이의 긴장을 특징으로하는, 청소년 뇌 발달의 관점을지지한다. 감각 추구 및 위험 감수 행동과 관련된이 상향식 시스템은 점차적으로 "상향식 (top-down)"규제의 출현으로 경쟁 우위를 상실합니다 (예 : ^{2, 7, 15, 23, 64, 121-123}). 청소년기 동안 이러한 발달 시스템 사이의 이러한 불균형은 위험 감수 행동에 대한 취약성을 높이고 남용 물질의 동기 부여 속성에 대한 민감성을 증가시킬 수 있습니다.

이 검토는 이러한 subcortico-cortico 시스템을 발달 적으로 분리하기위한 행동, 임상 및 neurobiological 증거를 제공합니다. 어린이, 청소년 및 성인에게 투여 된 실험실 작업 및 자체 보고서 등급의 행동 데이터 (예 : ^{18, 20, 37, 42})는 약 13 년과 17 년 사이에 최대의 변곡점을 가진 감각 추구의 곡선 형 개발을 제안하는 한편, 아동기에서 젊은 성인까지 선형 방식으로 개발 전반에 걸쳐 충동 성이 감소합니다. 인간 이미징 연구는 행동 데이터와 평행 한 보상 (복부 선조)에 민감한 피질 뇌 영역에서의 활동 패턴을 보여줍니다. 구체적으로, 이들은이 지역에서 곡선 형의 개발 패턴을 보여 주며 그들의 대응 정도는 위험 감수 행동과 관련이 있습니다. 반대로, 행동의 하향식 조절에 중요한 전전 두 영역은 충동의 행동 연구에서 보이는 것과 유사한 발달 패턴을 보여줍니다. 또한, 임펄스 제어 문제를 갖는 임상 장애는 전전 활성이 적으며, 신경 생물학적 기질을 표현형 구조물의 임펄스 성 (impolsivity)과 더 연결시킨다.

이 기간 동안 전전두엽 피질 영역에 대한 피질 하 영역 사이의 장력은 알코올 및 약물의 사용 및 남용을 포함하여 관찰 된 위험을 감수하기위한 가능한 메커니즘으로 작용할 수있다. 청소년의 대다수는 알코올을 시도했습니다 ⁹³그러나 이것이 반드시 학대를 초래하는 것은 아닙니다. 하향식 규제가 적은 개인은 알코올 및 약물 노출에 앞서 정면 기능에 장애가있는 고위험군 연구에 의해 제안 된 바와 같이 알코올 및 물질 남용에 특히 취약 할 수 있습니다 (예 : ^{116, 117}). 청소년기의 신경 생물학적 모델과 관련하여, 이들 개체는 코르티코-대뇌 피질 제어에서 훨씬 더 큰 불균형을 가질 것이다. 이러한 발견은 또한 전두엽 활성이 감소하고 건강한 대조군과 비교하여 물질 사용 장애가 발생할 가능성이 4 배인 ADHD 집단의 임상 적 발견에 따른 것이다. ¹²⁴. 코르티코-대뇌 피질 제어에서의 이러한 불균형은 운동에 대한 청소년의 무감각 성 및 섭취를 제한하는 데 도움이 될 수있는 알코올의 진정 효과 및 알코올 사용을 더욱 촉진 할 수있는 사회적 촉진에 대한 알코올의 긍정적 영향에 의해 더욱 악화 될 수 있습니다. ¹⁰⁴. Steinberg와 동료들이 보여 주듯이 ^{23, 41}, 알코올 및 약물 남용을 포함한 가장 위험한 행동은 사회적 상황에서 발생합니다. 따라서 이러한 행동이 중요 할 때 동료들이 알코올 및 약물 사용을 장려하고 유지할 수 있습니다.

중독 관련 연구의 과제 중 하나는 물질 남용의 위험을 조기에 식별하기위한 및 / 또는 중재 / 치료에 대한 결과 평가를위한 생체 행동 마커 개발입니다. 우리의 연구 결과 유혹 식욕의 존재하에인지 제어를 요구하는 행동 도전 유용한 잠재적 인 마커 수 있습니다 것이 좋습니다. 이러한 행동 분석의 예에는이 검토에 설명 된 위험이 높거나 낮은 도박 작업 또는 "핫"및 "콜드"조건이 포함됩니다. ^{18, 37} 또는 식욕 / 유혹 큐에 대한 응답을 억제 해야하는 간단한 임펄스 제어 작업 ²⁰. 이러한 작업은 Mischel이 개발 한 만족 작업 지연을 연상시킵니다. ¹²⁵. 실제로, 청소년 및 성인과 같은 간단한 임펄스 제어 작업의 수행은 만족 과제의 지연에 대한 유아의 수행과 관련이 있습니다. ^{28, 29}. Mischel과 동료들은 나중에이 과제의 높은 수준의 안정성과 예측 가치를 보여주었습니다. 물질 남용과 관련하여 그들은 유아로서의 만족을 지연시키는 능력이 나중에 인생에서 물질 남용 (예 : 코카인)을 덜 예측 함을 보여주었습니다 ¹²⁶. 우리의 현재 연구에서, 우리는 물질 남용에 대한 잠재적 위험 요소를 추가로 이해하는이 능력의 신경 기질을 식별하기 위해 이러한 작업의 조합을 사용하기 시작했습니다.

종합적으로,이 데이터는 그룹의 청소년은 위험 요소로 간주되지만 ⁴¹, 일부 청소년은 다른 청소년보다 위험한 행동을하는 경향이있어 부정적인 결과를 초래할 가능성이 더 높습니다. 그러나 위험 감수는 올바른 환경에서 상당히 적응적일 수 있습니다. 따라서 지금까지 성공적인 기업이 아닌 청소년 위험 감수 행동을 제거하려고하기보다는 ²³보다 건설적인 전략은 통제 된 환경에서 위험하고 흥미 진진한 활동 (예 : 방과후 벽을 가진 방과 후 프로그램)에 대한 액세스를 제공하고 유해한 위험 부담 기회를 제한하는 것일 수 있습니다. 청소년 뇌는 이러한 위험을 감수 할 수있는 안전한 기회를 통해 경험을 반영하므로 십대는이 회로의 성숙도로 하향식 제어 영역과 상향식 드라이브 사이의 연결을 미세 조정하여 장기적인 행동을 형성 할 수 있습니다. 다른 성공적인 전략은 위험한 행동을 줄이기 위해 거절 기술 또는인지 제어에 중점을 둔인지 행동 요법입니다. ¹²⁷. 이 발견은 발달 인구의 위험 감수 및 충동 성과 관련된 복잡한 뇌-행동 관계를 조사 할 때 개별 변동성을 고려하는 것이 중요 함을 강조합니다. 또한, 이러한 개인 및 발달상의 차이는 일부 개인의 약물 사용과 관련된 위험 감수 및 궁극적으로 중독에 대한 취약성을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

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참고자료