Sumažintas neuronų slopinimas ir paauglių prefrontalinės žievės koordinavimas motyvuoto elgesio metu (2011)

Įvadas

Paauglystė yra prisitaikymo metas, kai žmogus baigia fizinį ir psichosocialinį perėjimą į pilnametystę (Arnett, 1999). Tai taip pat laikomas pažeidžiamumo periodu, nes sutampa su kelių pagrindinių psichikos problemų, įskaitant nuotaikos sutrikimus, šizofreniją ir piktnaudžiavimą narkotikais, simptomų atsiradimu.Volkmar, 1996; Pine, 2002; Johnston ir kt., 2008). Pastaraisiais metais paauglių žmonių ir gyvūnų modelių tyrimai apibūdino su amžiumi susijusius ląstelių ir molekulinės smegenų struktūros pokyčius ir įvairių vaistų farmakologinio poveikio skirtumus.Spyruoklė ir stabdys, 1983; Spear, 2000; Adriani ir kt., 2004; Brenhouse ir kt., 2008; Paus, 2010). Su amžiumi susiję elgsenos skirtumai taip pat buvo išnagrinėti ir dažnai į juos kreipiamas dėmesys, nors paauglių elgesys yra gana panašus į suaugusiųjų elgseną daugeliu atvejų, kai nuo paauglystės vidurio kinta tik nežymūs gebėjimai priimti sprendimus.Spear, 2000; Doremus-Fitzwater ir kt., 2009; Figner ir kt., 2009; Cauffman ir kt., 2010). Nepaisant to, paaugliai gali suvokti svarbius įvykius kitaip nei suaugusieji. Pavyzdžiui, neseniai atliktas tyrimas parodė, kad paauglių c-fos baltymo ekspresija yra didesnė nei suaugusiųjų nugaros juostoje ir nucleus accumbens po su atlygiu susijusio kvapo poveikio (Friemelis ir kt. 2010 m). Taip pat aprašyti paauglių prefrontalinės žievės (PFC) nervinio aktyvumo ir jungiamumo matavimų skirtumai.Ernst ir kt., 2006; Galvanas ir kt., 2006; Liston ir kt., 2006; Geier ir kt., 2009; Uhlhaas ir kt., 2009a). Tačiau mažai žinoma apie tikslų šių su amžiumi susijusių skirtumų neuronų lygmeniu pobūdį.

Norėdami tiesiogiai palyginti dinaminį žievės neuronų apdorojimą paaugliams ir suaugusiems, mes užfiksavome vieno vieneto ir vietinio lauko potencialo (LFP) aktyvumą iš žiurkių orbitofrontalinės žievės (OFC), kai jos elgėsi su atlygiu. Į OFC buvo taikytasi dėl jo pagrindinio vaidmens apdorojant vertės lūkesčius ir ankstesnių įrodymų, kad paaugliai buvo nepakankamai išsivystę (Schultz ir kt., 2000; Galvanas ir kt., 2006; Schoenbaum ir kt., 2009). Elgsenos užduotis apėmė veikimą pagal išmoktą veiksmo ir rezultato asociaciją (Sturman ir kt., 2010), kuris yra esminis sudėtingo motyvuoto elgesio elementas. Šios užduoties paprastumas leido elgesio priemonėms būti labai panašioms tarp grupių. Todėl galėtume patikrinti hipotezę, kad net ir atliekant panašias užduotis, paauglių OFC svarbią su užduotimi susijusią informaciją koduoja kitaip nei suaugusieji. Apibūdinti tokius esminius nervinio aktyvumo skirtumus – ir tai daryti neuronų lygmeniu – labai svarbu nustatyti vystymosi procesus, kurie gali būti susiję su didėjančia paauglystės neuropsichiatrine rizika, ir ateityje kuriant intervencijos strategijas, skirtas tokių problemų prevencijai ir gydymui.

Medžiagos ir metodai

Elgesys

Suaugusios ir paauglės žiurkės buvo išbandytos operantiniame dėžės aparate (Coulbourn Instruments, Allentown, PA), kuriame buvo namo lemputė, granulių dėtuvė, galinti tiekti maisto granules (stiprintą dekstrozę, 45 mg; Bio-serv, Frenchtown, NJ) į maisto lovelis ir trys nosies kiaurymės, horizontaliai išdėstytos sienoje priešais maisto lovelį. Po 5–6 dienų po chirurginio atsigavimo gyvūnams buvo šiek tiek ribojamas maistas, jie buvo pripratę prie elgsenos tikrinimo aparato ir pradėjo treniruotis atlikti elgesio užduotį, kuri buvo apibūdinta anksčiau (Sturman ir kt., 2010). Trumpai tariant, žiurkės išmoko kištis į apšviestą centrinę nosies angą maisto granulėms sustiprinti. Bandymai prasidėjo centrinėje nosies kišimo angoje užsidegus signalinei lemputei. Kai žiurkė įsmeigė į tą skylę, šviesa iš karto užgeso ir viena granulė buvo pristatyta į maisto lovelį, kuris vėliau buvo apšviestas. Kišimas į maisto lovelį, kad gautų granules, išjungė maisto lovelio lemputę ir suaktyvino 5 s tarp bandymų (1a pav). Kiekviena sesija buvo nutraukta po 100 bandymų arba praėjus 30 min. Ankstesnis darbas parodė, kad šią užduotį gali greitai išmokti ir paaugliai, ir suaugusieji, o maksimalaus našumo tikimasi jau trečią treniruočių dieną (Sturman ir kt., 2010). Pagrindiniai užduočių atlikimo rodikliai apėmė bendrą kiekvienos sesijos metu atliktų bandymų skaičių, delsą nuo signalo iki instrumentinio įkišimo ir delsą nuo instrumentinio bakstelėjimo iki maisto įleidimo (granulių paėmimo). Amžiaus × seanso kartotinių matavimų ANOVA buvo atlikta visiems SPSS rezultatų matams (alfa = 0.05). Visais atvejais, kai buvo pažeista sferiškumo prielaida, maksimaliai konservatyviam laisvės laipsnių koregavimui buvo naudojamos apatinės ribos pataisos.

1 pav

Elektrodų išdėstymas, užduočių paradigma ir elgesio našumas. A) Paauglės ir suaugusios žiurkės buvo mokomos pagal paprastą instrumentinio mokymosi paradigmą, pagal kurią jos susiejo nosies kišimą (instrumentinį atsaką) į šviesos signalo skylutę su vėlesniu ...

Elektrofiziologijos analizė

Elektrofiziologiniai duomenys buvo analizuojami naudojant pagal užsakymą parašytus scenarijus, vykdomus Matlab (Mathworks, Natick, MA), kartu su Chronux įrankių rinkiniu (Chronux.org), skirta LFP analizei ir šaudymo dažnio kintamumo funkcijoms, kurias maloniai suteikė Churchlandas ir kolegos (http://www.stanford.edu/∼shenoy/GroupCodePacks.htm) (Churchland ir kt., 2010). Apskritai, nervų veikla buvo užblokuota tam tikriems užduočių įvykiams: bandymo pradžios signalui, instrumentiniam nosies kišimo atsakui ir maisto įvedimui. Neapdoroti LFP pėdsakai buvo laikomi užrakinti šiems užduočių įvykiams, o bandymai su kirpimo artefaktais buvo neįtraukti prieš nustatant vidurkį. Pateikiami vienkartinio bandymo paauglių ir suaugusiųjų neapdorotų LFP įtampos pėdsakų pavyzdžiai laikotarpiu aplink sutvirtinimą (Papildomas 1 pav). FFT apskaičiavo kiekvieno tiriamojo bandymo vidutinį galios spektrą per kelias sekundes aplink kiekvieną užduoties įvykį. Tai buvo padaryta naudojant 13 pirmaujančių kūgių, laiko juostos pločio sandaugą 7 ir 1 s apimantį judantį langą (250 ms žingsniais). Šie parametrai, palyginti su kitais, kuriuos ištyrėme, leido pasiekti maždaug 2 Hz dažnio skiriamąją gebą, o tai paprastai leido naudoti kelias dažnių juostas kiekvienoje dominančioje juostoje. Buvo naudojamas daugialypis metodas, nes jis pagerina spektrogramos įverčius, kai dirbama su neribotais laiko eilučių duomenimis (Mitra ir Pesaranas, 1999 m), nors naudojant 1, 3 ir 9 kūgius, spektrogramos buvo labai panašios. Kiekviena dažnių juosta (eilutė) galios spektre buvo Z balas, normalizuotas pagal vidutinę spektrinę galią baziniu laikotarpiu (2 s langas, prasidedantis 3 s prieš signalą). Normalizuoti galios spektrai buvo apskaičiuoti paaugliams ir suaugusiems.

Kiekvienam vienetui buvo sukurtos per įvykio laiko sudegimo greičio histogramos languose aplink užduočių įvykius. Kryžminio bandymo vidutinis kiekvieno vieneto šaudymo dažnis buvo Z balas, normalizuotas pagal pradinio laikotarpio rodiklį. Vienetai buvo suskirstyti į „aktyvuotus“ arba „užblokuotus“ dominančiuose langeliuose, atsižvelgiant į tai, ar jų vidutinėje normalizuotoje veikloje buvo trys iš eilės 50 ms dėžės, kurių Z ≥ 2 arba Z ≤ -2. Šie kriterijai buvo patvirtinti naudojant neparametrinę įkrovos analizę pagal kiekvieno įrenginio pradinį laikotarpį. Kiekvienam vienetui pradinis langas buvo atsitiktinai atrinktas, pakeitus 10,000 2 kartų. 2 s langų, kurių pakartotinė atranka pasiekė reikšmingumo kriterijus, dalis yra tikėtino to vieneto klaidingai teigiamo rodiklio matas per bet kurį 0.0034 sekundžių langą. Dėl to bendras tikimasi klaidingai teigiamų rezultatų alfa = 0.0038 visuose paauglių skyriuose ir alfa = 500 visuose suaugusiųjų skyriuose. Šios žemos alfa vertės rodo, kad klaidingas vienetų suskirstymas į kategorijas būtų pakankamai retas, kad neturėtų pernelyg didelės įtakos statistiniams kategorijų proporcijų palyginimams tarp paauglių ir suaugusiųjų. Norint palyginti vieneto atsakymų eigą, buvo atlikta kategorizavimo analizė naudojant judantį langą aplink užduoties įvykius (judančio lango dydis 250 ms 1 ms žingsniais). Su amžiumi susijusiems statistiniams palyginimams ypač svarbiems laiko langams (pvz., XNUMX s po užuominos) buvo atlikta Chi kvadrato analizė, kuri apėmė suaugusiųjų ir paauglių aktyvuotų, slopintų ir nereikšmingų vienetų skaičių. Po reikšmingų chi kvadrato testų buvo atliktas kiekvienos kategorijos proporcijų palyginimas (pvz., slopinami vienetai tarp paauglių ir suaugusiųjų), naudojant Z testą dviem proporcijoms (Lentelė 1). Ankstesnis darbas su šia elgesio paradigma parodė, kad tiek paaugliai, tiek suaugusieji iki 3 seanso atlieka stabilų maksimalų instrumentinį atsaką (Sturman ir kt., 2010). Todėl, išskyrus tuos atvejus, kai nurodyta kitaip, elektrofiziologinės analizės pateikiamos 3–6 seansams, tuo metu abi grupės gerai išmoksta veiksmo ir rezultato ryšį. Čia ir kitur nulinė hipotezė buvo atmesta, kai p < 0.05.

Lentelė 1

Paauglių ir suaugusiųjų padalinių veiklos palyginimas pasirinktuose languose, skirtuose užduočių įvykiams. Įdomūs langai yra užrakinti pagal laiką, kad būtų rodomas signalas, instrumentinis smūgis (Poke) arba patekimas į maisto lovelį (FT). Paauglių (Adol) ir suaugusiųjų santykis ...

Šaudymo greičio kintamumo analizė buvo apskaičiuota kaip Fano faktoriai (smailių skaičiaus dispersija / vidurkis), naudojant 80 ms judantį langą 50 ms žingsniais. Kiekvienam vienetui buvo apskaičiuotas smailių skaičiaus dispersija ir vidutinis smailių skaičius kiekvienu laiko tašku. Regresijos, susijusios su dispersija ir visų vienetų vidurkiu, nuolydis buvo nustatytas kiekviename lango žingsnyje, pateikiant Fano faktoriaus laiko eigą aplink užduoties įvykius. Norėdami ištirti, ar pastebėti Fano faktoriaus pokyčiai laikui bėgant (ir su amžiumi susiję Fano faktoriaus skirtumai) atsirado dėl vidutinio šaudymo dažnio pokyčių, o ne dėl dispersijos, atlikome Churchlando ir bendradarbių sukurtą vidurkio atitikimo metodą (Churchland ir kt., 2010). Pirmojoje analizėje atlikome paauglių ir suaugusiųjų vienetų vidurkio atitikimą atskirai. Naudojant šį metodą, vidutinis degimo greičio pasiskirstymas kiekvienu laiko momentu buvo pastovus, atsitiktinai ir pakartotinai išmesdamas vienetus. Fano faktoriaus įvertinimai kiekvienam laiko taškui buvo pagrįsti 10 šio proceso iteracijų vidurkiu. Ši procedūra buvo patvirtinta kaip veiksmingas būdas išvengti artefaktų dėl degimo greičio pokyčių (Churchland ir kt., 2010). Be to, buvo atlikta atskira vidurkio atitikimo analizė, kurioje buvo naudojama didžiausia bendra vidutinė šaudymo dažnio histograma per tam tikrą laiką amžiaus grupėje (kaip nurodyta aukščiau), taip pat tarp amžiaus grupių. Panašių neapdorotų ir sutapusių Fano faktorių stebėjimas patvirtintų, kad Fano faktoriaus laiko eigos ir su amžiumi susiję skirtumai atspindėjo smailės laiko kintamumą ir nebuvo tik vidutinio šaudymo greičio skirtumų artefaktai. Paauglių ir suaugusiųjų Fano faktoriai buvo statistiškai lyginami naudojant Matlab rangų sumos testus.

rezultatai

Vietinis lauko potencialas

Elektrofiziologinis LFP registravimas, priemonė, kuri, kaip manoma, atspindi regioninių aferentų aktyvumą, atskleidė šiek tiek panašius paauglių ir suaugusiųjų modelius atliekant didžiąją dalį užduoties, su ryškiais spektrinės galios skirtumais iš karto po to, kai maistas patenka į pastiprinimą.2a pav). Tuo metu suaugusieji pasižymėjo didesne alfa (8–12 Hz) ir beta (13–30 Hz) galia. Teta (4–7 Hz) ir maža gama (31–75 Hz) galia buvo panaši įvairiose grupėse, o paaugliai turėjo didesnę didelę gama (76–100 Hz) galią nei suaugusieji (2b pav).

2 pav

Paauglių ir suaugusiųjų OFC LFP 3-6 užsiėmimų metu. A) LFP galios spektrai paaugliams ir suaugusiems languose aplink pagrindinius užduočių įvykius buvo normalizuoti pagal pradinį laikotarpį (3–1 sekundė iki užuominos pradžios) kiekvienam dažniui. Normalizuoto laiko eiga ...

Fano faktoriaus analizė

Buvo pastebėti su amžiumi susiję šaudymo dažnio skirtumai, susiję su konkrečiais užduočių įvykiais. Fano faktorius, kuris yra ryšio tarp smailių skaičiaus dispersijos ir smailių skaičiaus vidurkio nuolydis (Churchland ir kt. 2010 m), buvo apskaičiuotas siekiant ištirti smailės laiko kintamumą atliekant bandymus (3 pav). Paauglių (8 žiurkės 265 vienetai) Fano faktoriai buvo žymiai didesni nei suaugusiems (4 žiurkėms 184 vienetai) per 3–6 seansus (palyginimai atlikti su rangų sumos testais) per 2 s pradinį laikotarpį Z = 6.90, p < 0.01. 1 sek. langas iškart po bandomojo signalo Z = 5.48, p < 0.01, 1 s lange, kurio centre yra instrumentinis atsakas Z = 3.12, p < 0.01, o per vieną sekundę iki pastiprinimo gavimo Z = 3.77 , p < 0.01 (3 pav). Kadangi Fano faktoriaus skaičiavimai priklauso nuo lango dydžio ir žingsnio, mes pakeitėme šiuos parametrus laikotarpyje aplink instrumentinį pakėlimą, kad parodytume, kad nors skaičiavimų mastas ir sklandumas yra paveikti, bendri laiko eigos ir su amžiumi susiję skirtumai išlieka (Papildomas 2 pav).Atlikome vidurkio atitikimo techniką (Churchland ir kt. 2010 m), kad vidutinis degimo greitis laikui bėgant būtų maždaug pastovus, kad laikini degimo greičio pokyčiai neužgožtų Fano faktoriaus kaip kintamumo mato interpretacijos (Papildomas 3a pav). Panašiai išlyginome šaudymo dažnio pasiskirstymą tarp amžiaus grupių (Papildomas 3b paveikslas). Neapdoroti Fano faktoriai buvo labai panašūs į tuos, kurie buvo apskaičiuoti taikant bet kurį vidurkio atitikimo metodą, ir tai patvirtina, kad stebimas Fano faktoriaus laiko kursas atspindi smailės laiko kintamumą, neatsižvelgiant į vidutinio degimo greičio dinamiką. Viena išimtis buvo po pastiprinimo gavimo, kai suaugusieji pasižymėjo didesniais neapdorotais Fano faktoriais (3 pav). Šį skirtumą bent iš dalies lėmė vidutinio šaudymo dažnio pokyčiai, nes tuo laikotarpiu nebuvo statistiškai reikšmingo skirtumo tarp Fano koeficientų, atitinkančių vidurkį (Papildomas 3 pav). Šios išvados rodo, kad dėl svarbiausių įvykių mažėja paauglių ir suaugusiųjų spuogų laiko kintamumas ir kad įdomu tai, kad paauglių OFC nervinio šuolio laikas dažniausiai yra įvairesnis nei suaugusiųjų atliekant didžiąją dalį užduoties. Manoma, kad stimulų skatinamas Fano faktoriaus sumažinimas yra bendra žievės architektūros savybė (Churchland ir kt. 2010 m). Taigi, didesni Fano faktoriai gali reikšti būdingą tendenciją, kad šuolio laikas paauglių OFC yra ne taip griežtai kontroliuojamas nei suaugusiųjų.

3 pav

Fano faktoriaus analizė, lyginanti paauglių ir suaugusiųjų šaudymo dažnio kintamumą. Fano koeficientas yra visų vienetų smailių skaičiaus dispersijos ir smailių skaičiaus vidurkio nuolydis. Naudojant slankiojantį langą, šis kintamumo įvertinimas buvo apskaičiuotas laiko taškais ...

Vieneto veikla

Vieno vieneto nervinio aktyvumo analizė atliekant užduotį atskleidė esminius įvykiams būdingus skirtumus tarp paauglių ir suaugusiųjų. 1 užsiėmimo metu, prieš išmokstant veiksmo ir rezultatų asociacijų, vieneto veikla mažai pasikeitė į užduočių įvykius bet kurioje grupėje. Kai užduotis buvo gerai išmokta (3–6 treniruotės), užduočių įvykiai išryškino nuoseklius nervinės veiklos modelius (4 pav). Pradinis normalizuotas kiekvieno vieneto, užblokuoto užduočių įvykiams, suaktyvinimo dažnis rodomas 5a paviliustruojantis fazinio nervinio aktyvumo diapazoną ir mastą. Suaugusiųjų (4 žiurkės, 184 vienetai), bet ne paauglių (8 žiurkės, 265 vienetai), vidutinis aktyvumas buvo sumažėjęs po signalo ir prieš instrumentinį atsaką (5b pav). Po atsako normalizuotas abiejų grupių populiacijos aktyvumas panašiai sumažėjo, o paauglių atšoko daugiau nei suaugusiųjų. Maždaug tuo metu, kai buvo sustiprinta, gyventojų aktyvumas išaugo, o suaugusieji aukščiausią lygį pasiekė anksčiau ir žemesniu lygiu nei paaugliai. Didžiausias paauglių aktyvumas buvo pasiektas valgio įleidimo metu; tuo metu vidutinis suaugusiųjų aktyvumas buvo daug mažesnis. Nors jų yra per mažai, kad būtų galima daryti tvirtą išvadą, paauglių (n = 8 vienetai) ir suaugusiųjų (n = 5 vienetai) spėjamų greito šuolio (FS) interneuronai pasižymėjo panašiu bendru aktyvumo modeliu, susijusiu su dominančiais įvykiais, kaip ir bendra vienetų populiacija. 3 – 6 užsiėmimų metu (Papildomas 4 pav).Sužadinamojo ir slopinamojo fazinio aktyvumo santykio su užduoties įvykiais palyginimas (5c pav) paprastai atskleidė sumažėjusį slopinamąjį atsaką ir panašų arba sustiprintą sužadinimo atsaką paaugliams. Per 1 s po signalo suaugusieji turėjo žymiai didesnę slopintų vienetų dalį nei paaugliai, kurių aktyvuotų vienetų dalis buvo panaši (Lentelė 1). Po instrumentinio atsako, kai paauglių ir suaugusiųjų populiacijos aktyvumas sumažėjo panašiai, buvo pastebėtos panašios aktyvuotų ir slopintų vienetų proporcijos. Judančio lango kategorizavimo analizė, naudojama norint vizualizuoti nervinio susitraukimo laiką, parodė, kad, atsižvelgiant į instrumentinį atsaką, suaugusiųjų slopinami vienetai buvo slopinami anksčiau ir išliko ilgiau nei paauglių (5c pav). Tai patvirtina ištyrus slopintų vienetų proporcijas laiko langeliuose 0.5 s prieš ir 1–1.5 s po instrumentinio atsako (Lentelė 1). Nors suaugusiems aktyvuoti skyriai taip pat buvo įdarbinti anksčiau nei paaugliai, šie skirtumai nebuvo statistiškai reikšmingi. Vienetų, suskirstytų į aktyvintus ir slopintus, proporcijos iš esmės skyrėsi dėl sustiprinimo: suaugusieji turėjo daugiau slopintų vienetų, o paaugliai - didesnę aktyvuotų vienetų proporciją. Praėjus 0.5–1 s po sutvirtinimo, vienetų skirstymo į kategorijas skirtumų nebuvo su amžiumi. Šie atradimai rodo, kad nors panašios paauglių ir suaugusiųjų vienetų proporcijos gali būti suaktyvintos arba slopinamos skirtingu metu (pvz., instrumentinis smūgis), atliekant daugelį užduočių paaugliams buvo mažesnė slopinamų vienetų dalis.

4 pav

Vidutinis pradinis normalizuotas šaudymo dažnis +1 sem (tamsinimas) visiems suaugusiųjų ir paauglių vienetams, užduočių įvykiams per kiekvieną iš šešių seansų. Vidutinis visų paauglių vienetų šaudymo dažnis buvo 4.66 Hz, o visų suaugusiųjų – 5.18 Hz. ...

5 pav

Fazinė OFC populiacija ir vieno vieneto veikla 3–6 sesijų metu. A) Karščio diagramos rodo kiekvieno paauglio (n = 265; viršutinės diagramos) ir suaugusiojo (n = 184; apatinės diagramos) vieneto pradinę normalizuotą šaudymo dažnį. Kiekviena eilutė yra atskiro vieneto veikla ...

Diskusija

Tiek populiacijos, tiek vieno vieneto lygmeniu paauglių OFC atlygio motyvuotą elgesį apdorojo kitaip nei suaugusiųjų, o ryškiausias skirtumas buvo ne toks ryškus paauglių nervų aktyvumo sumažėjimas atlygio ir kitų svarbių įvykių metu. Paaugliai taip pat pasižymėjo didesniu spygliuočių laiko kintamumu atliekant didžiąją dalį užduoties. Stiprinimo metu, be mažesnio aktyvumo sumažėjimo, buvo didesnė dalis paauglių, kurie padidino savo aktyvumą, taip pat alfa, beta ir gama LFP galios skirtumai, palyginti su suaugusiaisiais. Svarbu, kad šie su amžiumi susiję nervinio apdorojimo skirtumai būtų pastebėti, nors užduočių atlikimas buvo panašus, o tai rodo, kad tokie skirtumai ne tik atspindi elgesio painiavą (Schlaggar ir kt., 2002; Yurgelun-Todd, 2007). Net jei įtraukus papildomus tiriamuosius atsirastų elgesio skirtumai ankstyvojo mokymo metu, nuo trečios sesijos tiek paaugliai, tiek suaugusieji atliko užduotį maksimaliai. Mūsų elektrofiziologijos analizės buvo sutelktos į šias vėlesnes sesijas, kai abi grupės gerai išmoko veiksmų ir rezultatų asociaciją. Mes pasirinkome elgesio užduotį, kuri, nors ir pakankamai paprasta, kad ją būtų galima išmokti per trumpą žiurkės paauglystės laikotarpį, galėtų būti laikoma pagrindine sudėtingesnio motyvuoto elgesio statybine medžiaga. Taigi, šie atradimai rodo, kad net paaugliams elgiantis taip pat motyvuotai, kaip ir suaugusiems, jų neuroninis svarbiausių įvykių kodavimas ir akivaizdus apdorojimo efektyvumas (kai tai susiję su smailių laiko kintamumu) iš esmės skiriasi.

Paauglių neuronų aktyvumas buvo mažesnis nei suaugusiųjų per svarbius elgesio įvykius, tokius kaip bandymo pradžios užuomina, prieš instrumentinį atsaką, prieš atlygį ir jo metu. Tokie su amžiumi susiję skirtumai gali atsirasti dėl mažesnio OFC neuronų slopinimo šiais laikais. Neuronų slopinimas vaidina lemiamą vaidmenį sinchronizuojant virpesių aktyvumą (Fries ir kt., 2007; Cardin ir kt., 2009; Sohal ir kt., 2009), kontroliuojant tikslų smaigalio laiką ir gerinant neuronų komunikacijos efektyvumą (Buzsaki ir Chrobakas, 1995 m). Tokie svyravimai, išmatuoti naudojant EEG ir LFP, yra ritminiai neuronų sužadinimo svyravimai, kurie, kaip manoma, atspindi vidinių ląstelių ir grandinės savybių sąveiką.Buzsaki ir Draguhn, 2004 m), kurios tiksliai sureguliuoja smaigalio išvesties laiką (Fries, 2005). Virpesių sinchronija gali būti kanalas neuronų grupių ryšiui (Fries, 2005) ir gali būti svarbiausias suvokimo surišimo ir kitų procesų (Uhlhaas ir kt., 2009b). Neuronų sinchronijos matavimai tam tikrose dažnių juostose koreliuoja su pažinimo veikimu daugelyje kontekstų (Basar ir kt., 2000; Hutcheonas ir Yarom, 2000 m) ir sumažėja esant kelioms patologinėms būsenoms, tokioms kaip šizofrenija (Uhlhaas ir dainininkas, 2010). Uhlhaasas ir jo kolegos nustatė su užduotimi susijusių EEG virpesių skirtumus tarp žmonių paauglių ir suaugusiųjų (Uhlhaas ir kt., 2009a). Atsižvelgdami į šias išvadas, sustiprinimo metu nustatėme mažesnį alfa ir beta galios padidėjimą paauglių OFC. Manoma, kad šios dažnių juostos yra svarbios nerviniam ryšiui ilgesniais atstumais (Pfurtscheller ir kt., 2000; Brovelli ir kt., 2004 m; Klimesch ir kt., 2007 m), kuris gali būti ne toks veiksmingas paaugliams. Šis aiškinimas atitinka tyrimus, rodančius, kad funkcinis ryšys keičiasi iš vietinio į labiau paskirstytą plėtojant (Fair ir kt., 2009; Somerville ir Casey, 2010).

Taip pat stebėjome su amžiumi susijusius šaudymo dažnio kintamumo skirtumus atliekant bandymus, įvertintus naudojant Fano faktoriaus analizę. Neseniai atliktas darbas parodė, kad daugelyje žievės regionų neuronų aktyvumą stabilizuoja dirgikliai arba instrumentinis elgesys, kaip atsispindi sumažėjusiuose Fano faktoriuose (Churchland ir kt., 2010). Iš tikrųjų pastebėjome, kad OFC atveju dėl instrumentinio elgesio, atlygio / numatymo ir pastiprinimo (suaugusiesiems) sumažėjo mūsų šaudymo dažnio kintamumas. Didžiausias kintamumo sumažėjimas pasireiškė žiurkėms atliekant instrumentinį atsaką ir laikotarpiu prieš sustiprinimą. Tikimasi didesnio šaudymo dažnio kintamumo, jei fazinės nervų veiklos laikas būtų ne taip griežtai kontroliuojamas, kaip gali būti paauglių OFC atveju. Atlikdami didžiąją dalį užduoties, paaugliai turėjo daugiau Fano faktorių nei suaugusieji, išskyrus 1 s laikotarpį iškart po valgio. Šie rezultatai rodo, kad paaugliams būdingas didesnis šaudymo dažnio kintamumas, o tai gali reikšti sumažėjusį nervų kodavimo efektyvumą. Tai reiškia, kad didesni Fano faktoriai rodo, kad paauglių OFC neuronai koduoja tuos pačius svarbiausius įvykius su didesniu kintamumu nuo bandymo iki bandymo, o tai savo ruožtu gali reikšti mažesnį signalo ir triukšmo santykį atitinkamame greičio kode, palyginti su suaugusiųjų. Tai atitinka išvadą, kad vaikų ir paauglių su įvykiais susiję potencialai turi mažesnį signalo ir triukšmo santykį nei suaugusiųjų, o tai gali būti dėl šiuos signalus gaminančių smegenų regionų „vidaus individualaus nestabilumo“Segalowitz ir kt., 2010). Kaip ir nervų slopinimas yra labai svarbus įtraukiant svyravimus, slopinamieji tinklai užtikrina tikslų pagrindinių ląstelių atsiradimo laiką (Buzsaki ir Chrobakas, 1995 m). Taigi, gali būti ryšys tarp tendencijos, kad paauglių skyriai mažiau slopina svarbiausius įvykius, ir didesnio paauglių vienetų šaudymo dažnio kintamumo. Tačiau turime būti atsargūs, kad toks ryšys greičiausiai nėra tiesioginis, nes didžiausių Fano faktorių skirtumų laikas nebuvo ir didžiausių fazinio slopinimo skirtumų laikas.

Paauglystėje vyksta didžiuliai neurologinio vystymosi pokyčiai. Šiuo laikotarpiu sumažėja pilkosios medžiagos kiekis ir padidėja baltosios medžiagos kiekis (Benes ir kt., 1994; Paus ir kt., 1999; Paus ir kt., 2001; Sowell ir kt., 2001; Sowell ir kt., 2002; Sowell ir kt., 2003; Gogtay ir kt., 2004). Kai kurių neuromoduliatorių, pvz., dopamino, receptorių PFC ir bazinių ganglijų organizme yra daugiau nei suaugusiems.Gelbard ir kt., 1989; „Lidow“ ir „Rakic“, „1992“; Teicher ir kt., 1995; Tarazi ir kt., 1999; Tarazi ir Baldessarini, 2000). Anestezuotoms žiurkėms spontaninis dopamino neuronų nervinis aktyvumas yra didesnis paaugliams nei jaunikliams ar suaugusiems.McCutcheon ir Marinelli, 2009). Žievės pjūviuose dopamino D2 receptorių agonisto aktyvinantis poveikis pasireiškia tik vėlyvoje paauglystėje arba ankstyvoje pilnametystėje, kai stebimas staigus poslinkis (Tseng ir O'Donnell, 2007). NMDA receptorių ekspresija greito šuolio (FS) neuronuose taip pat dramatiškai keičiasi paauglių PFC. Dauguma paauglių FS interneuronų neturi sinapsinių NMDA receptorių sukeltų srovių. Tose ląstelėse, kuriose jie yra, NMDA:AMPA santykis yra gerokai sumažintas (Wang ir Gao, 2009). Šie tyrimai rodo esminius paauglių smegenų regionų ir siųstuvų architektūros ir fiziologijos skirtumus, susijusius su motyvuotu elgesiu ir psichikos pažeidžiamumu. Šis tyrimas, kuris, mūsų žiniomis, yra pirmasis, kuriame naudojamas tarpląstelinis elektrofiziologinis įrašymas pabudus, besielgiančius paauglius, padidina šių ląstelių ir molekulinių radinių funkcinę svarbą, parodydamas, kad su užduotimi susijusi nervinė veikla paaugliams iš esmės skiriasi apdorojant svarbiausius dalykus. įvykius.

Žmogaus fMRT tyrimais nustatyta, kad didesnio masto regioniniu lygmeniu paaugliai skirtingai vertina atlygį ir atlygio numatymą nei suaugusieji.Ernst ir kt., 2005; Galvanas ir kt., 2006; Geier ir kt., 2009; Van Leijenhorst ir kt., 2009). Dabartiniai kai kurių paauglių elgesio pažeidžiamumo paaiškinimai apima nuostatą, kad PFC yra „nepakankamai išvystytas“ savo aktyvumo ir (arba) funkcinio ryšio su subkortikinėmis struktūromis ir jų moduliavimo požiūriu.Ernst ir kt., 2006; Casey ir kt., 2008; Steinberg, 2008). Šiame tyrime nustatyta, kad raidos skirtumai yra pastebimi net esant labai paprastam atlygio motyvuotam elgesiui ir iš esmės pasireiškia vieno vieneto lygmeniu sumažėjusiu polinkiu sumažinti paauglių OFC nervinį aktyvumą daugeliui, bet ne visiems, svarbiausiems įvykiams. Nors ateityje reikia dirbti, kad būtų sukurtas toks ryšys, slopinančių reakcijų proporcijų skirtumai vieno vieneto lygmeniu gali būti kai kurių paauglių skirtumų, pastebėtų svyravimo galios ir smaigalio laiko kintamumo, šaltinis. Dėl slopinimo svarbos kontroliuojant tikslų šuolių laiką, įtraukiant svyravimus ir taip palengvinant veiksmingą neuronų grupių ryšį (Buzsaki ir Chrobakas, 1995 m; Fries ir kt., 2007), sumažėjęs paauglių PFC slopinimas atitinka didelio masto žievės apdorojimo skirtumus, pastebėtus šiame ir kituose tyrimuose. Tačiau tendencija, kad paauglių vieneto aktyvumas mažiau mažėja esant svarbiems įvykiams, gali atsirasti dėl mažesnio sužadinimo aferentų aktyvumo ir sumažėjusio slopinimo.

Pakitęs žievės slopinamasis aktyvumas gali turėti įtakos elgesio slopinimui (Chudasama ir kt., 2003; Narajananas ir Laubachas, 2006 m) ir buvo susijęs su kai kuriomis patologinėmis būsenomis (Chamberlain ir kt., 2005; Lewis ir kt., 2005; Behrens ir Sejnowski, 2009 m; Lewis, 2009). Pavyzdžiui, šizofrenija sergantys asmenys sumažino GAD67 mRNR ekspresiją – fermentą, dalyvaujantį slopinančio neurotransmiterio GABA sintezėje.Akbarian ir kt., 1995). Šizofrenija sergantiems pacientams PFC taip pat yra sumažėjęs GABA membraninis transporteris (GAT-1) – imunoreaktyvus aksonų kasetės.Woo ir kt., 1998 m). Tai ypač svarbu atliekant tyrimus su paaugliais, nes GAT-1 imunoreaktyvūs užtaisai (kurie taip pat yra imunoreaktyvūs parvalbuminui) pasiekia piką prieš pat paauglystę, o vėliau smarkiai sumažėja.Cruz ir kt., 2003), tipiškas šizofrenijos pasireiškimo laikas. Būsimas darbas, nurodantis tikslų su amžiumi susijusios fazinės veiklos šaltinį normalaus vystymosi metu, gali būti tiesiogiai susijęs su psichikos ligų, atsirandančių paauglystėje, patofiziologija ir simptominiam laikui.

Papildoma medžiaga

Padėka

Nuorodos