Ontwikkeling van het beloningssysteem bij adolescenten (2010)

Front Hum Neurosci. 2010; 4: 6.

Gepubliceerd online 2010 Februari 12. Vooraf gepubliceerde online 2009 september 3. doi:  10.3389 / neuro.09.006.2010
PMCID: PMC2826184
Dit artikel is geweest geciteerd door andere artikelen in PMC.

Abstract

De adolescentie is een ontwikkelingsperiode die wordt gekenmerkt door een toename in het belonen van gedrag. ikOnderzoekers hebben functionele magnetic resonance imaging (fMRI) gebruikt in combinatie met beloningsparadigma's om twee tegengestelde hypothesen te testen over ontwikkelingsveranderingen van adolescenten in het striatum, een regio die betrokken is bij beloningsverwerking. Eén hypothese stelt dat het striatum relatief hyporesponsief is voor beloningen tijdens de adolescentie, zodat verhoogd beloningszoekend gedrag nodig is om dezelfde activering als volwassenen te bereiken. Een andere zienswijze suggereert dat tijdens de adolescentie het striatale beloningssysteem hypergevoelig is, wat vervolgens resulteert in een grotere beloning. Hoewel er bewijs is voor beide hypothesen, is het veld in het algemeen geconvergeerd op deze laatste hypothese op basis van overtuigend bewijs. In deze review beschrijf ik het bewijs om dit idee te ondersteunen, speculeer ik op de verschillende fMRI-resultaten en besluit ik met toekomstige onderzoeksgebieden tot deze fascinerende vraag.

sleutelwoorden: adolescentie, hersenontwikkeling, striatum, beloning

Introductie

De adolescentie is een ontwikkelingsperiode die wordt gekenmerkt door een toename in het belonen van gedrag. Deze anekdotische en empirische observatie heeft het gebied van de ontwikkelingsscognitieve neurowetenschappen gemotiveerd om de neurale substraten van dit fenomeen te identificeren. Zoals uitgebreid dier- en mens werk heeft het dopamine-rijke striatum geïdentificeerd als de zetel van beloningsgevoeligheid in de hersenen (bijv. Schultz, 1998; Montague et al., 2004), deze regio is de focus geweest van intens onderzoek in de adolescente beloningsliteratuur en is de focus van deze review. Bevindingen over andere regio's (bijv. De orbitofrontale cortex) die ook een rijke innervatie van dopamine ontvangen en die betrokken zijn bij beloningsgevoeligheid, worden hier niet besproken. Terwijl studies tot nu toe overeenkomen dat het striatum het neurale gebied is dat het meest reageert op beloning over ontwikkeling, van kinderen tot volwassenen, is de relatieve betrokkenheid van dit neurale systeem tijdens de adolescentie een onderwerp van discussie. In deze review begin ik met het kort bespreken van inzichten uit de dierenliteratuur met betrekking tot stratologische ontwikkeling op basis van beloning. In een volgende sectie worden de resultaten van ontwikkelingsneuronbeeldvorming besproken en worden plausibele verklaringen en speculaties voor de discrepanties tussen de studies beschreven. Tot slot concludeer ik met kanttekeningen en toekomstige aanwijzingen voor dit boeiende onderzoeksgebied.

Theorieën van door beloning gedreven gedrag in de adolescentie

Beweren dat dramatische gedragsveranderingen optreden tijdens de adolescentie is een understatement (Dahl, 2004; Steinberg, 2005; Somerville et al., 2009). Het veld is in het algemeen uitgegaan van en het eens geworden over het idee dat deze gedragsveranderingen grotendeels worden gedreven door beloningen, waaronder geldelijke, nieuwe en sociale beloningen, en bij uitbreiding het beloningsgevoelige dopaminesysteem. Minder begrepen is hoe het beloningssysteem verandert tijdens de ontwikkeling om het beloningsgedreven gedrag aan te moedigen dat adolescenten vaak vertonen.

Er zijn twee primaire theorieën over het beloningsgedrag van adolescenten die zich centreren rond twee tegengestelde mogelijkheden: is het striatale systeem hypo- of hypergevoelig voor beloningen tijdens de adolescentie? Sommige theoretici hebben voorgesteld dat het belonen van adolescenten en het nemen van risico het gevolg kunnen zijn van een relatief tekort in de activiteit van motivatiecircuits (Blum et al., 1996, 2000; Bjork et al., 2004) zodat meer intense of frequentere belonende stimuli nodig zijn om dezelfde activering als volwassenen te bereiken. Deze opvatting is waarschijnlijk een uitbreiding van een theorie van adolescente anhedonie, dat is het onvermogen om plezier te voelen (Larson en Asmussen, 1991). Ondersteuning voor deze theorie komt uit gegevens die verschillen tonen tussen adolescenten en andere leeftijden in de perceptie van plezier. Bijvoorbeeld, menselijke adolescenten vertonen een toename van negatieve affecten en depressieve gemoedstoestand ten opzichte van oudere en jongere volwassenen (Rutter et al., 1976; Larson en Asmussen, 1991) en lijken ook dezelfde positieve situaties te ervaren als minder plezierig dan volwassenen (zoals gebaseerd op zelfrapportages) (Watson en Clark, 1984). Adolescenten vinden ook dat zoetheid (suiker) minder aangenaam is dan kinderen (DeGraff en Zandstra, 1999). Op basis van deze gegevens speculeren sommigen dat adolescenten over het algemeen minder positieve gevoelens kunnen ervaren door stimulerende stimuli, wat hen ertoe aanzet om nieuwe aanlokkelijke versterkers te kopen door toename van het zoeken naar beloningen die de activiteit in dopamine-gerelateerde circuits (Spear, 2000). Een tegengestelde theorie veronderstelt dat onevenredig verhoogde activering van het ventrale striatale dopaminencircuit (dat wil zeggen, de verhoogde dopaminerge afgifte als reactie op belonende gebeurtenissen tijdens de adolescentie) ten grondslag ligt aan beloningsgerelateerd gedrag van adolescenten (Chambers et al., 2003). Deze opvatting komt voort uit uitgebreid onderzoek naar dopamine en zijn belangrijkste rol in de vertaling van gecodeerde motivationele aandrijvingen naar actie (Panksepp, 1998). Deze theorie stelt dat adolescentengedrag wordt aangedreven door beloningsgerelateerde appetijtsystemen. Op basis van een meerderheid van het hieronder beoordeelde werk is het veld in het algemeen geconvergeerd op deze laatste theorie; dat wil zeggen, dat adolescenten, gedeeltelijk, gemotiveerd zijn om deel te nemen aan hoge beloningsgedragingen vanwege ontwikkelingsveranderingen in het striatum die overgevoeligheid voor beloning verlenen (bijv. Ernst et al., 2009). Gegevens ter ondersteuning van de hypo-responsiviteitshypothese worden echter ook beoordeeld.

Striatal dopamine ontwikkeling

Onderzoeken bij mensen kunnen alleen onderzoeken in vivo striatale ontwikkeling op systeemniveau met behulp van neuroimaging-methoden. Deze methodologische beperking sluit precieze identificatie uit van hoe het dopamine-systeem op neuraal niveau in ontwikkeling verandert. Integendeel, het verband tussen striatale respons op beloning is slechts een index van veronderstelde dopamine-activiteit. Deze veronderstellingen zijn gebaseerd op inzichten verkregen uit diermodellen van striatale circuits en het dopaminesysteem (bijv. Berridge en Robinson, 1998). Als zodanig worden ze hier kort besproken.

Beschikbaar bewijs suggereert dat er aanzienlijke wijzigingen zijn in het dopamine-systeem tijdens de ontwikkeling, en in het bijzonder tijdens de adolescentie. Dopamine niveaus stijgen in het striatum tijdens de adolescentie (Teicher et al., 1993; Andersen et al., 1997). Andere rapporten hebben echter aangetoond dat jonge adolescente ratten ook lagere schattingen van dopamine-synthese in de nucleus accumbens (NAcc) ten opzichte van oudere adolescente dieren vertonen en lagere NAcc-dopamine-turnoverpercentages ten opzichte van volwassenen. Stamford (1989) het werk toonde een duidelijke oplossing voor deze verschillende resultaten door een verminderde basale snelheid van dopamine-afgifte te rapporteren, maar een grotere dopamine-opslagpool in periadolescent, in vergelijking met volwassen, ratten (Stamford, 1989). Ikn feite, dopaminerge neuronen bij de adolescent, ondanks verminderde dopamine-afgifte in basale condities (Stamford, 1989; Andersen en Gazzara, 1993), zijn in staat om meer dopamine af te geven, indien gestimuleerd door milieu- en / of farmacologische uitdagingen (Laviola et al., 2001). Bolanos et al. (1998) toonde aan dat striatale plakjes van adolescente ratten gevoeliger waren voor de dopamine-opname-inhibitoren cocaïne en nomifensine dan voor volwassenen, wat in tegenstelling is tot de verminderde gedragsreactie op deze dopamine-agonisten tijdens de adolescentie die dezelfde groep heeft gerapporteerd. Samen, deze gegevens suggereren dat belonende gebeurtenissen tijdens de adolescentie kunnen leiden tot grotere dopamine-afgifte, vergeleken met volwassenen (Laviola et al., 2003). Dus, als inderdaad het geval is dat adolescente dieren een lagere basale snelheid van dopamine-afgifte hebben, dan kunnen adolescenten in eerste instantie meer stimulatie (beloningen) zoeken die de dopamine-afgifte verhogen; eenmaal gestimuleerd, zal de adolescent echter een grotere dopaminevrijgave vertonen die vervolgens bijdraagt ​​aan een versterkende feedbackcyclus die extra beloningszoekend gedrag motiveert.

Ontwikkelingsverandering in dopamine-receptoren

Verschillende rapporten hebben opgemerkt dat er overproductie van dopamine-receptor is gevolgd door snoeien tijdens de adolescentie (Teicher et al., 1995). Striatale en NAcc dopaminereceptorbinding van D1 en D2 receptoren pieken in de adolescentie (P40) op niveaus die ongeveer 30-45% groter zijn dan die gezien in de volwassenheid (Teicher et al., 1995; Tarazi et al., 1998, 1999). Gebruikmakend van autoradiografie bij mannelijke en vrouwelijke ratten, Andersen et al. (1997) vertoonde een seksueel dimorfisme van dit effect, zodat adolescente mannen een grotere overproductie hadden (ongeveer 4.6-voudig) en eliminatie van striatum D1 en D2 striatale receptoren dan adolescente vrouwen. Interessant is dat deze effecten niet worden gemedieerd door gonadale hormoonstoten (Andersen et al., 2002) maar lijken functionele gevolgen te hebben (Andersen en Teicher, 1999) die mogelijk overeenkomt met gedrag. Een vergelijkbaar patroon wordt waargenomen in de prefrontale cortex, zij het met een langer aanhoudende eliminatieperiode (Andersen en Teicher, 2000). Confocale microscopie heeft onthuld dat retrogradisch getraceerde cortex output neuronen in de prefrontale cortex hogere niveaus van D tot expressie brengen.1 receptoren tijdens de adolescentie dan oudere of jongere knaagdieren (Brenhouse et al., 2008). Deze knaagdierenbevindingen vallen samen met menselijk postmortemwerk. Seeman et al. (1987) Gemelde opmerkelijke veranderingen in dopamine-receptorpopulaties in humaan striatum tijdens de periode van juveniele tot volwassen leeftijd, met een derde tot de helft of meer van de dopamine D1-achtig en D2-achtige receptoren die aanwezig zijn in het striatum van juvenielen die verloren zijn gegaan door volwassenheid. Ontwikkelingsdalingen in D1 receptoren van kleutertijd tot volwassenheid bij mensen zijn ook gemeld door anderen (Palacios et al., 1988; Montague et al., 1999). Samen suggereren deze dierlijke en postmortale bevindingen dat het dopamine-systeem in de adolescentie personen in deze leeftijdsgroep gevoelig kan maken voor een grotere beloningsgevoeligheid. In de volgende paragrafen beschrijf ik neuroimaging-gegevens die op deze bevindingen zijn gebaseerd om vergelijkbare ontwikkelingspatronen van verandering op systeemniveau te laten zien.

Inzichten van Neuroimaging

Magnetic Resonance Imaging (MRI) -methoden introduceerden een nieuwe reeks niet-invasieve hulpmiddelen voor het vastleggen van de ontwikkeling van de hersenen bij de mens. MRI is vooral nuttig bij de studie van kinderen en adolescenten omdat het nauwkeurige, anatomische beelden met een hoge resolutie biedt zonder het gebruik van ioniserende straling (Kennedy et al., 2003). Hoewel de totale hersengrootte ongeveer 90% van de volwassen grootte is op leeftijd 6 (Casey et al., 2005), blijven de subcomponenten van de grijze en witte materie gedurende de adolescentie veranderingen ondergaan (Giedd et al., 1999; Sowell et al., 2003; Gogtay et al., 2004). In het bijzonder, er is een significante afname in corticale grijze massa met 12-jaren (Giedd et al., 1999) omen een toename van cerebrale witte stof gedurende de kinderjaren en de jongvolwassenheid (Caviness et al., 1996). Recente gegevens suggereren dat grijze stofvolume een omgekeerd U-vormig patroon heeft, met grotere regionale variatie dan witte stof (Sowell et al., 1999, 2003; Gogtay et al., 2004). Vooral relevant voor een beoordeling van de ontwikkeling van het dopamine-systeem is bewijs aantonen dat de dopamine-rijke frontale en striatale regio's gedurende de adolescentie aanzienlijke veranderingen in de rijping ondergaan (Giedd et al., 1996; Sowell et al., 1999), met een volumetrische afname in regio's van de basale ganglia (Giedd et al., 1996, 1999). Vergelijkbaar met knaagdierbevindingen vertonen hersenregio's seksueel dimorfisme in verschillende regio's. Caudate volumes nemen af ​​tijdens de adolescente jaren en zijn relatief groter bij vrouwen (Giedd, 2004). In tegenstelling tot pariëtale, temporale en occipitale lobben, komen grote anatomische verschillen naar voren tussen adolescenten en volwassenen in de frontale kwabben en in het striatum (Sowell et al., 1999), wat suggereert dat deze twee regio's relatief jong zijn in de adolescentie in vergelijking met de volwassenheid. Verder suggereren deze bevindingen blijvende plasticiteit in deze regio's die dopamine-gerelateerd gedrag en leren kunnen veroorzaken.

Functionele MRI (fMRI) biedt een meting van hersenactivatie die veranderingen in bloedoxygenatie in de hersenen vastlegt waarvan wordt aangenomen dat ze veranderingen in neurale activiteit weerspiegelen (Bandettini en Ungerleider, 2001; Logothetis et al., 2001). Om de ontwikkeling van het dopamine-systeem bij mensen te bestuderen, hebben onderzoekers de neurologische ontwikkeling onderzocht in neurale regio's waarvan bekend is dat ze rijk zijn aan dopaminecel-lichaampjes en -projecties, voornamelijk middenhersenen, striatale en prefrontale gebieden (Koob en Swerdlow, 1988). Aangezien fMRI eenvoudigweg een veronderstelde index van neuronale activiteit is, kunnen studies die deze tool gebruiken, beslist geen veranderingen in dopamine-expressie en / of -activiteit concluderen. Door gebruik te maken van convergerende methoden en inzichten uit diermodellen, kan het werken bij mensen echter de ontwikkeling van dopamine-rijke schakelingen verder onderzoeken. Om dit te doen, hebben initiële studies beloningsparadigma's gebruikt als een manier om deze schakeling aan te boren, gegeven meldingen bij volwassen mensen die het robuuste effect van beloning op het opwekken van striatale activiteit laten zien (bijv. Knutson et al., 2001; Montague en Berns, 2002). Ontwikkelingsstudies hebben aangetoond dat kinderen en adolescenten inderdaad hetzelfde neurale circuit rekruteren dat volwassenen doen als ze worden gepresenteerd met monetaire en niet-monetaire beloningen (bijv. Bjork et al., 2004; Ernst et al., 2005; Galván et al., 2006; van Leijenhorst et al., 2009). Echter, hoe adolescenten verschillen van volwassenen in neurale rekrutering is het onderwerp geweest van debat in de cognitieve ontwikkelingsleer neurowetenschappelijke literatuur.

Verscheidene fMRI-resultaten van beloningsgevoeligheid bij adolescenten

Ontwikkelings-fMRI-onderzoeken naar beloning hebben twee hoofdbevindingen opgeleverd die direct in kaart brengen op de twee hierboven geschetste hypotheses. De eerste suggereert dat adolescenten, ten opzichte van volwassenen, minder betrokkenheid tonen van het ventrale striatum in afwachting van beloning (Bjork et al., 2004). Bjork en collega's vergeleken vroege en mid-adolescenten met een groep volwassenen over de monetaire stimuleringsvertraging (MID) -taak, die was ontworpen voor en op grote schaal werd gebruikt in monsters voor volwassenen (bijv. Knutson et al., 2001). In de MID-taak werden de deelnemers voor het eerst gepresenteerd met een van de zeven aanwijzingen. Na een vertraging werden ze gevraagd om het doelwit in te drukken en ten slotte werd feedback gegeven om deelnemers te informeren of ze tijdens de proef geld hadden gewonnen of verloren. Ondanks vergelijkbare gedragsprestaties, vonden de auteurs significante neurale verschillen tussen leeftijdsgroepen, zodat adolescenten minder ventrale striatale activering vertoonden in afwachting van een beloning in vergelijking met volwassenen. Er waren geen groepsverschillen als reactie op feedback. Bjork en zijn collega's interpreteerden deze gegevens als een ondersteuning voor de hypothese dat adolescenten een ventraal striataal activeringsgebrek hebben. Dat wil zeggen, dat adolescenten extreme prikkels (bijvoorbeeld risicovol gedrag) aangaan 'als een manier om te compenseren voor lage ventrale striatale activiteit (Speer, 2000; Bjork et al., 2004)'.

Hoewel Bjork en collega's recenter deze bevindingen hebben gerepliceerd in een verdubbelde steekproefomvang en met behulp van een verbeterde hoofdcoil (Bjork et al., Ter voorbereiding, persoonlijke communicatie), talloze artikelen hebben de tegenovergestelde resultaten gerapporteerd (May et al., 2004; Ernst et al., 2005; Galván et al., 2006; van Leijenhorst et al., 2009). Deze studies hebben aangetoond dat adolescenten ten opzichte van andere leeftijdsgroepen meer activatie vertonen in het ventrale striatum als reactie op een beloning. Bijvoorbeeld, in ons werk werden kinderen, adolescenten en volwassenen gevraagd om een ​​eenvoudige, jeugdvriendelijke taak uit te voeren in de scanner waarin verschillende beloningswaarden werden geleverd na correcte antwoorden (Galván et al., 2006). Ten opzichte van kinderen en volwassenen vertoonde de adolescentengroep een verhoogde ventrale striatale activering in afwachting van een beloning. In een ander voorbeeld, Ernst et al. (2005) gebruikte een probabilistische monetaire beloningstaak om aan te tonen dat adolescenten aanzienlijk meer linker NAcc-activiteit recruteren dan volwassenen tijdens winnende trials. Deze bevindingen vormen een directe tegenhanger van de Bjork-paper en ondersteunen de hypothese dat een onevenredig verhoogde activatie van het ventrale striatale motiverende circuit de neurologische ontwikkeling en het gedrag van adolescenten kenmerkt (Chambers et al., 2003). Een recent artikel van van Leijenhorst et al. (2009) ondersteunt ook de hyperresponsieve weergave. In tegenstelling tot de meeste gelijksoortige werken, gebruikten ze een fMRI-paradigma dat niet afhankelijk was van gedrag. Dat wil zeggen, deelnemers passief bekeken stimuli die ofwel zeker of onzekere latere beloning. Deze aanpak is vooral belangrijk omdat eerdere studies mogelijk zijn vertroebeld door de gedragscomponent van de taken. Hun belangrijkste bevinding is dat adolescenten meer striatale activering vertonen dan kinderen of volwassenen in reactie op beloningontvangst (van Leijenhorst et al., 2009), wat suggereert dat zelfs wanneer beloning niet afhankelijk is van gedrag en er dus geen verschillen in motivatie zijn, adolescenten een hyperactieve striatale reactie op beloning vertonen.

Deze tegengestelde bevindingen voeden het debat over hoe het dopaminesysteem tijdens de adolescentie verandert, en spiegelen de schijnbaar tegenstrijdige bevindingen van basale versus gestimuleerde dopamine-afgifte bij knaagdieren. Aangezien er relatief meer bewijsmateriaal is ter ondersteuning van de laatste mening, suggereren recente beoordelingen van dit onderwerp dat het veld geconvergeerd is op het idee dat tijdens de adolescentie het striatale systeem hyperreactief is voor beloningen en incentives. (Ernst et al., 2009; Somerville et al., 2009). Het is echter belangrijk om een ​​aantal plausibele verklaringen te overwegen voor de uiteenlopende resultaten.

Mogelijke verklaringen voor de discrepanties

Er zijn verschillende mogelijke verklaringen voor de opvallende verschillen tussen studies. Tafel Table11 vat de belangrijkste divergentiepunten samen in de meest geciteerde artikelen over dit onderwerp. Deze tabel is niet bedoeld om uitputtend te zijn en omvat alleen werk uitgevoerd in typisch ontwikkelende jongeren; gegevens van klinische populaties worden niet besproken. Ten eerste verschillen de studies aanzienlijk in de ontwikkelingsstadia en leeftijden van deelnemers. Ten tweede verschillen studies in de vergelijkingsgroepen. Ten slotte kunnen verschillen in taakontwerp, analyse en basislijncondities leiden tot aanzienlijke interpretatieverschillen. Waar van toepassing worden suggesties en mogelijke strategieën beschreven om deze methodologische verschillen in toekomstige werkzaamheden te minimaliseren.

Tabel 1    

Ontwikkelings fMRI beloningsstudies.

Wat is de adolescentie?

Een belangrijk probleem dat te weinig wordt gewaardeerd tussen en tussen studies, is het probleem van het definiëren van adolescentie bij mensen. De adolescentie kan en wordt bepaald door een groot aantal manieren, waaronder leeftijd, seksuele rijping, puberteit, onderwijskwaliteit, de wet en / of financiële onafhankelijkheid, door een groot aantal deskundigen, waaronder opvoeders, wetenschappers, beleidsmakers en ouders. Gezien de schijnbaar eindeloos mogelijke definities, worden adolescente onderzoekers geconfronteerd met een ontmoedigende taak bij het bepalen welke individuen moeten worden opgenomen in hun "puberale" steekproef. Sommige wetenschappers hebben de adolescentie geïdentificeerd als 'de geleidelijke periode van overgang van kindertijd naar volwassenheid' (Spear, 2000; Dahl, 2004)'. Hoewel deze brede definitie nuttig is bij het beschrijven van heterogene lichamen van werk, zoals in literatuuroverzichten, is het niet de meest geschikte manier om deelnemersmonsters te definiëren die in ontwikkelingsstudies moeten worden opgenomen. De reden dat dit niet geschikt is voor empirisch werk is vanwege de enorme heterogeniteit die de adolescentie biologisch en sociaal kenmerkt.

Hoewel sommige groepen de opname van het adolescente monster tot middelbare scholieren beperkten (Galván et al., 2006; Geier et al., 2009) en één groep bevatte een leeftijdsgebonden adolescentengroep die de adolescentie aantoonbaar veroverde (van Leijenhorst et al., 2009), het leeftijdsbereik van de adolescentengroep in de resterende onderzoeken die in tabel zijn vermeld Table11 varieert sterk. Bijvoorbeeld, de Bjork et al. (2004), May et al. (2004) en Ernst et al. (2005) studies omvatten 12-jarige kinderen (de laatste studies omvatten zelfs jongere kinderen, op 9 jaar oud) in hun "puberale" steekproef. Hoewel een 12-jarige in sommige academische kringen als een vroege adolescent kan worden beschouwd, zou het moeilijk zijn om dezelfde claim te maken voor een 9-jarige. Trouwens, zelfs als een 12-jarige kan worden beschouwd als een vroege of pre-adolescente persoon, is die persoon een heel andere adolescent dan zeggen dat een 17-jarige, die vermoedelijk meer onafhankelijkheid heeft, een grotere kans heeft om zich te engageren in risicovol en beloningszoekend gedrag, en heeft een andere waardering voor geld (de meest gebruikte beloning in deze studies). Als zodanig is het tijd voor het veld om normen vast te stellen voor de indeling van adolescenten; dit is vooral cruciaal nu we bewijs hebben dat ontwikkelingsveranderingen een niet-lineair patroon volgen in veel hersengebieden die piekt in de adolescentie (Shaw et al., 2008). Op zijn minst zouden onderzoekers een meer gecoördineerde inspanning moeten leveren om te rapporteren hoe de leeftijdsgroepen werden gedefinieerd. Deze definities kunnen een bepaalde leeftijd, puberteit of jaar op school bevatten (bijvoorbeeld alleen middelbare scholieren). Hoewel het verkrijgen van een breed leeftijdsbereik typisch de ideale standaard is in ontwikkelingswerk om te onderzoeken ontwikkelingsveranderingdeze benadering is alleen nuttig als de analyses zo worden uitgevoerd dat de leeftijd en het ontwikkelingsproces worden gewaardeerd. Dat wil zeggen dat een breed leeftijdsbereik dat vroege, midden- en late adolescentie omvat, alleen ontwikkelingsinformatief is als leeftijd wordt opgenomen als regressor om de individuele variabiliteit tijdens de ontwikkeling te onderzoeken. In plaats daarvan groeperen alle hierboven beschreven onderzoeken de "adolescent" -steekproef en vergelijken deze met de vergelijkingsgroep, zonder gebruik te maken van de ontwikkelingsverdeling. Tegen de tijd dat het onderzoek is afgezwakt tot een samenvatting, negeert het gegeneraliseerde bericht de aanzienlijke variabiliteit in leeftijd.

Vergelijkingsgroepen

Het identificeren van de juiste vergelijkingsgroep voor adolescenten is bijna net zo moeilijk als het definiëren van adolescentie. Deze identificatie is een uitdaging omdat de grenzen tussen kind en adolescent en adolescent en volwassene vaak duister zijn. Terwijl sommige onderzoekers een 12-jarige als kind zouden classificeren (van Leijenhorst et al., 2009), anderen zouden hetzelfde kind in de adolescentengroep opnemen (Bjork et al., 2004; May et al., 2004; Ernst et al., 2005). Evenzo omvatten de meeste neuroimaging-onderzoeken, inclusief ontwikkelings- en volwassenenstudies, 18- en 19-jarigen als de volwassen groep. Deze praktijk is waarschijnlijk om twee hoofdredenen ontstaan: (1) in de Verenigde Staten, 18-jarigen worden bij wet als volwassenen gedefinieerd en (2) studenten vormen een gemakkelijke onderwerprek voor rekruteringsdoeleinden. Deze inclusie blijft bestaan ​​ondanks het feit dat talrijke studies de aanhoudende ontwikkeling van de hersenen hebben gedocumenteerd tot halverwege tot laat in de twintig (Giedd, 2004) en de twijfelachtig volwassen dispositie van individuen in deze late adolescentie leeftijdsgroep. Als zodanig is het heel goed mogelijk dat personen die slechts een paar maanden na elkaar ouder zijn (bijv. Een 17-jarige en een 18-jarige) geclassificeerd worden als respectievelijk een adolescent en een volwassene (Geier et al., 2009) die de vraag oproept of de volwassen vergelijkingsgroep echt een nauwkeurige vergelijkingsgroep is.

Taak ontwerp

Ondanks dat we in wezen dezelfde vraag stellen (wat is het ontwikkelingspad van dopamine-rijke striatale circuits als reactie op beloning?), Zijn geen twee hier beschreven experimentele paradigma's gelijk. Hoewel sommige gericht waren op beloningsgrootheden (Bjork et al., 2004; Galván et al., 2006), manipuleerden anderen de kans op belonen (May et al., 2004; van Leijenhorst et al., 2009) of beide (Ernst et al., 2005; Eshel et al., 2007). Verder, in alle onderzoeken behalve één (van Leijenhorst et al., 2009), waren de beloningen afhankelijk van de gedragsreactie van de deelnemers inclusief de reactietijd (bijv. Bjork et al., 2004) en responsnauwkeurigheid (Ernst et al., 2005; Galván et al., 2006; Eshel et al., 2007). Gezien de bekende ontwikkelingsverschillen in reactietijd en nauwkeurigheid, had de moeilijkheidsgraad van de taak grote invloed kunnen hebben op neurale activeringspatronen.

Een ander duidelijk verschil tussen de studies vermeld in tabel Table11 is het brede scala aan taken dat wordt gebruikt en de mate waarin ze ontwikkelingsgeschikt zijn. Taakkeuze is geen triviaal probleem, omdat verschillen in taakbetrokkenheid en begrip aanzienlijke effecten kunnen hebben op neurale activering. Hoewel sommige studies de taken hebben ontworpen om de waarschijnlijkheid te maximaliseren dat ontwikkelingspopulaties hen aantrekkelijk vinden (Galván et al., 2006; van Leijenhorst et al., 2009), zoals door het gebruik van cartoonachtige stimuli en door de taak te beschrijven als een videogame (bijv. "uw doel is om de piraat in dit videospel zoveel mogelijk geld te laten verdienen"), anderen implementeerden eenvoudig taken die waren ontworpen voor volwassenen (bijv. Bjork et al., 2004; May et al., 2004). Deze laatste benadering is om verschillende redenen problematisch. Ten eerste wordt het gebruik van fMRI-taken die voor volwassenen zijn ontworpen, gedaan onder de aanname dat jongeren de voor volwassenen geschikte taken net zo aantrekkelijk zullen vinden als volwassenen. Ten tweede gaat dit er ook van uit dat kinderen en adolescenten zowel volwassenen als volwassenen de taken zullen begrijpen. Ten derde kan deze benadering een ongelukkige illustratie zijn van een grotere nalatigheid bij het bestuderen van kinderen en adolescenten. Als de onderzoekers bijvoorbeeld vertrouwd zijn met het gebruik van taken die waarschijnlijk oninteressant zijn voor kinderen en adolescenten, kan men zich afvragen of de onderzoekers ook hebben nagelaten speciale kindvriendelijke scanpraktijken toe te passen (bijv. Ervoor zorgen dat het kind zich op zijn gemak voelt en dat de ervaring angst verminderend mogelijk). Om ervoor te zorgen dat de taken zo jeugdvriendelijk mogelijk zijn, bevatten sommige suggesties cartoon- of anderszins geanimeerde stimuli, zorgen voor een juiste reactietijd voor kinderen (zoals uit een overvloed aan onderzoeken is gebleken dat kinderen langere reactietijden hebben dan volwassenen), en de taak uitvoeren zo eenvoudig mogelijk zonder meerdere voorwaarden en regels die het kind online moet houden. Bijvoorbeeld, terwijl zeven voorspellende aanwijzingen redelijk zijn voor een volwassene om in gedachten te houden in de MID-taak (Knutson et al., 2001), kunnen jongeren deze taak moeilijker vinden (Bjork et al., 2004) en worden vervolgens minder betrokken bij de taak. Dit zou uiteindelijk kunnen leiden tot minder neurale activering, in vergelijking met de relatief meer betrokken volwassenen.

Taakanalyses

Een extra overweging die vrijwel zeker heeft bijgedragen aan verschillen in resultaten, is het stadium van beloningsverwerking dat werd geanalyseerd. Al deze fMRI-taken omvatten drie basisfasen: cue-presentatie, anticiperen op beloning na gedragsreactie en feedback. Van de hier onderzochte studies, bestudeerden drie studies anticipatie op beloning (Bjork et al., 2004; Galván et al., 2006; Eshel et al., 2007), analyseerden drie studies reacties op feedback (Bjork et al., 2004; Ernst et al., 2005; van Leijenhorst et al., 2009) en één onderzoek maakte geen onderscheid tussen verschillende stadia en in plaats daarvan analyseerde het de hele proef (May et al., 2004). De moeilijkheid bij het analyseren van deze verschillende stadia van beloningsverwerking is dat temporaal proximale gebeurtenissen (bijv. De cue- en anticipatiefase) moeilijk te ontrafelen zijn in fMRI-analyses. In de praktijk betekent dit dat hoewel slechts één fase van belang was, het MR-signaal van de andere stadia mogelijk is geactiveerd. Met andere woorden, terwijl onderzoekers mogelijk een aspect van de taak wilden onderzoeken, hebben ze mogelijk een ander aspect van de taak gemeten (en gerapporteerd). Zonder de onbewerkte gegevens is het onmogelijk om uit de papieren te halen als dit het geval was. Deze mogelijkheid kan de verschillende gerapporteerde resultaten verklaren, zelfs als de focus van de analyse hetzelfde was. Bijvoorbeeld, terwijl Bjork et al. (2004) en Galván et al. (2006) allebei de anticipatiefase bekeken, hun gegevens zijn volledig tegenovergesteld. Ook, terwijl Ernst et al. (2005) en van Leijenhorst et al. (2009) rapporteren grotere ventrale striatale activering bij adolescenten vergeleken met volwassenen tijdens de feedback, Bjork et al. (2004) geen activeringsverschillen tussen groepen in een van de feedbackcontrasten gedetecteerd.

Een recente studie door Geier et al. (2009) laat zien hoe adolescenten verschillende activeringsprofielen kunnen hebben tijdens verschillende stadia van de taak. Deze auteurs hebben de taak slim ontworpen om precies de verschillende stadia van de taak te ontrafelen. Tijdens de cue-component vertoonden adolescenten een verzwakte respons in het ventrale striatum in vergelijking met volwassenen. Tijdens de anticipatie op de beloning vertoonden dezelfde adolescenten echter verhoogde activiteit in dezelfde regio, vergeleken met volwassenen. Samengevat suggereren deze gegevens dat temporeel verschillende aspecten van beloningstaken significant verschillende resultaten kunnen opleveren en moeten zorgvuldig worden overwogen bij het maken van algemene generalisaties over het striatum en de beloningsgevoeligheid van de adolescent.

Problemen met de basislijn

De interpretatie van functionele beeldvormingsstudies van ontwikkeling is afhankelijk van de gevoeligheid en nauwkeurigheid van de beeldvormingsmethoden die worden gebruikt om deze veranderingen te detecteren (Kotsoni et al., 2006). Omdat het bloedzuurstofniveau-afhankelijke (BOLD) signaal wordt gebruikt als een maat voor hersenactiviteit in de meeste fMRI-onderzoeken, kan een verscheidenheid aan variabelen waaronder hartslag, hartslagvariatie en ademhaling de hemodynamische respons beïnvloeden. Bijvoorbeeld, de hartslag en de ademhalingsfrequentie bij kinderen zijn bijna tweemaal zo groot als bij volwassenen (Kotsoni et al., 2006). Deze fysiologische verschillen in ontwikkeling zijn een belangrijk punt van zorg in studies naar ontwikkeling van neuroimaging omdat ze meer ruis kunnen introduceren in echo-vlakke en spiraalvormige beeldvorming als gevolg van beweging van longen en diafragma (van de Moortele et al., 2002). Als zodanig moeten deze ontwikkelingsverschillen in overweging worden genomen bij het identificeren van een geschikte basislijn. Thomason et al. (2005) onderzochten hoe ontwikkelingsverschillen in ademhaling het fMRI-signaal beïnvloedden terwijl deelnemers normaal ademden in de scanner zonder een taak uit te voeren. Ze ontdekten dat, naast meer ruis in de gegevens van de kinderen, deze ruis bijdroeg aan een grotere "basislijn" -activering bij kinderen in verhouding tot het percentage signaalverandering van volwassenen. Aangezien passieve rust in de scanner (vergelijkbaar met de instructies die de deelnemers van Thomason kregen) vaak wordt gebruikt als de basisconditie waarmee alle cognitieve taakcondities worden vergeleken, kunnen deze verschillen een aanzienlijke en schadelijke invloed hebben op de fMRI-resultaten en interpretaties. Deze bredere discussie over baselinekwesties is niet nieuw, zoals Schlaggar et al. (2002) hebben eerder het probleem van geschikte vergelijkingstaken aan het licht gebracht. Of kinderen (en adolescenten) verhoogde of verlaagde rustbasisstatussen vertonen, zal het uiteindelijke resultaat en de interpretaties van resultaten beïnvloeden wanneer hun gegevens worden vergeleken met de gegevens van volwassenen als het basislijnprobleem niet in aanmerking wordt genomen en gecontroleerd tijdens taakontwerp en gegevensanalyse.

Ten minste drie typen basislijnen werden gebruikt in de hier beschreven studies. Bjork et al. (2004) definieerde de basislijn als de gemiddelde signaalwaarde gemiddeld over de volledige tijdreeks. In de Ernst et al. (2005) papier, 18 (van 129) -proeven waren fixatieproeven die als basis dienden. Dat wil zeggen, alle tegengestelde belangen werden vergeleken met proeven waarbij de deelnemer werd verondersteld niets anders te doen dan te staren naar een fixatiekruis (zie Thomason et al., 2005 hierboven om op te merken hoe dit problematisch kan zijn). Evenzo Galván et al. (2006) gebruikte het intertriële interval als de relatieve basislijn, gedurende welke de deelnemer een fixatiekruis kreeg aangeboden. Ten slotte, van Leijenhorst et al. (2009) en Geier et al. (2009) heeft geen impliciete baseline gedefinieerd en in plaats daarvan gegenereerde contrastbeelden tussen verschillende testtypen (bijvoorbeeld bepaalde versus onzekere beloningsproeftypen). Alle auteurs hadden waarschijnlijk een goede reden om de baseline te kiezen die ze deden en er is geen standaard baseline in het veld, maar het is duidelijk dat kleine verschillen in baseline dramatische effecten kunnen hebben op de eindresultaten. Als adolescenten bijvoorbeeld een hogere (of lagere) rustbasis hebben dan volwassenen, kan de aftrekmethode (bijvoorbeeld het vergelijken van beeldcontrasten) die wordt gebruikt in fMRI-analyses leiden tot onjuiste interpretaties.

Hoewel het overeenkomen van een standaardbasislijn niet haalbaar noch optimaal is, omdat nuances in vragen en experimentele taken individuele basisvereisten rechtvaardigen, zijn er manieren om ervoor te zorgen dat de gekozen basislijn in individuele studies vergelijkbaar is tussen groepen. Eén manier om deze inherente ontwikkelingsverschillen in rust-fMRI-signaal te omzeilen, is om afzonderlijke basislijnen vast te stellen voor elke groep en vervolgens de taakvoorwaarden binnen de groep te vergelijken. Verscheidene neuroimaging-softwarepakketten, zoals FSL, maken dit type analyse mogelijk zonder afbreuk te doen aan statistische groepvergelijkingen. Een tweede manier is om eerst te bevestigen dat verschillen in signaalactivering voor de basislijnconditie niet significant verschillen tussen leeftijdsgroepen voorafgaand aan daaropvolgende cognitieve taakvergelijkingen. Ten slotte zou een andere benadering zijn om alleen jongeren en volwassenen te vergelijken die vergelijkbare basisactiveringspatronen vertonen. Deze benadering zou vergelijkbaar zijn met post hoc prestatie-matching eerder beschreven voor gedragsgegevens (Schlaggar et al., 2002).

Individuele verschillen in beloningsgevoeligheid

Hoewel het tot dusverre gepresenteerde werk suggereert dat adolescentie een verhoogde periode van beloningsgevoeligheid is, zijn niet alle adolescenten beloningszoekers. Het belang van het onderzoeken van individuele verschillen in gedrag en neurale activiteit is gewaardeerd in volwassen monsters (bijv. Tom et al., 2007) maar er is minder werk verricht in ontwikkelingspopulaties. Beloningszoekende en risicovol gedrag (bijvoorbeeld gokken en illegaal drugsgebruik) komen vaker voor bij personen met een bepaald gedragstype, zoals verhoogde nieuwheid en sensatiezoekend (Willis et al., 1994). Relevant voor deze beoordeling is dat anticiperende activering van het ventrale striatum op beloning gebaseerde risico's voorspelt op een individueel verschillenniveau (Montague en Berns, 2002; Matthews et al., 2004; Kuhnen en Knutson, 2005). Bijvoorbeeld, individuen die meer activatie laten zien in het ventrale striatum voorafgaand aan een gokkeuze hebben meer kans om een ​​risicovolle, dan een veilige keuze te maken (Kuhnen en Knutson, 2005). Meer in het algemeen hebben eerdere studies opmerkelijke individuele verschillen in de efficiëntie van cognitieve controle gedocumenteerd (Fan et al., 2002), wat noodzakelijk is voor zelfregulering in belonende situaties. In feite voorspelt het vermogen om de aandacht weg te leiden van belonende stimuli tijdens een uitstel van bevredigingstaak bij peuters cognitieve controle later in het leven (Eigsti et al., 2006). Samen onderstrepen deze studies het belang om individuele verschillen in ervaring, gedrag en neurale activering in overweging te nemen bij het onderzoeken van complexe hersengedragsoperaties zoals beloningsverwerking in ontwikkelingspopulaties. In een recente studie (Galván et al., 2007), onderzochten we individuele verschillen om de complexiteit te helpen ontwarren die ten grondslag ligt aan de verhoogde kwetsbaarheid bij sommige individuen voor beloningsgedreven gedrag en negatieve resultaten, zoals verslaving. Onze aanpak was om de associatie tussen activiteit in beloningsgerelateerde neurale circuits te onderzoeken in afwachting van een grote geldelijke beloning met persoonlijkheidskenmerken van het nemen van risico's en impulsiviteit tijdens de adolescentie. fMRI-scans en anonieme beoordelingsschalen voor risicovol gedrag, risicoperceptie en impulsiviteit werden verkregen bij personen tussen de 7 en 29 jaar oud. De belangrijkste bevinding was dat er een positieve associatie was tussen NAcc-activiteit en de waarschijnlijkheid van risicovol gedrag tijdens de ontwikkeling; dat wil zeggen, individuen die meer geneigd zijn om een ​​hogere frequentie van risicovol gedrag in 'real-life' te rapporteren, rekruteerden het ventrale striatum het meest in het laboratorium. Deze bevindingen suggereren dat sommige individuen tijdens de adolescentie meer vatbaar zijn voor risicovol gedrag als gevolg van ontwikkelingsveranderingen in dopamine-rijke regio's in combinatie met variabiliteit in de aanleg van een bepaald individu om risicovol gedrag te vertonen. Deze onderzoeken zijn een goed startpunt om de rol van individuele verschillen in beloningsgevoeligheid te onderzoeken. Toekomstig werk moet echter ook de neurale correlaten van beloning onderzoeken die geslacht, leeftijd, puberale fase en etnische verschillen omvatten.

Wat beloont een menselijke adolescent?

In de meeste onderzoeken die hierboven werden besproken, werd geld gebruikt als een beloningssonde, omdat het een gemakkelijke beloning is om te manipuleren, robuuste rekrutering van dopamine-rijke circuits oproept en uitgebreid is gebruikt in beloningsmodellen voor volwassenen. Jongeren worden echter gemotiveerd door meer dan alleen monetaire beloningen en studies die profiteren van sociale, nieuwheids- en primaire versterkende beloningen die ook adolescenten ertoe aanzetten een nieuw licht op het beloningsysteem te werpen. Wat beloont veranderingen bij de ontwikkeling, dus wat adolescenten uniek belonen, in vergelijking met kinderen en volwassenen, kan het veld informeren over het onderliggende dopaminesysteem. Bijvoorbeeld, terwijl kinderen het meest worden beloond door primaire versterkers, zoals suiker, vinden adolescenten dat interacties tussen partners meer voldoening geven dan kinderen en volwassenen (Csikszentmihalyi et al., 1977). Eén onderzoek toonde een verhoogde rekrutering van het ventrale striatum naar het passief bekijken van beelden van sociaal wenselijke, maar niet ongewenste leeftijdsgenoten (Guyer et al., 2009). Zonder een passende manipulatie van de sociaal wenselijke leeftijdsgenoten als stimulerende stimuli, is het onmogelijk om te weten of adolescenten sociaal wenselijke leeftijdsgenoten meer belonen dan anderen, maar deze studie impliceert dopamine-rijke schakelingen in de gevoeligheid van adolescenten voor sociale interacties. Als zodanig, wat is belonend en de context waarin de beloningen worden gepresenteerd, zijn belangrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het vergelijken van motivatie, gedrag en onderliggende beloningscircuits bij adolescenten ten opzichte van andere groepen. Dit is met name relevant voor het goed gekarakteriseerde risicogedrag bij adolescenten (Steinberg, 2004). Met betrekking tot volwassenen of kinderen, zijn jongeren eerder geneigd om het nemen van risico's te categoriseren als 'leuk' of belonen (Maggs et al., 1995); dit suggereert dat adolescenten in reactie op een risicovolle kans meer geneigd zijn om het dopaminesysteem te gebruiken dan andere leeftijdsgroepen, wat kan bijdragen aan hun toegenomen neiging tot het nemen van risico's. Dit fenomeen is elders uitvoerig besproken (bijv. Steinberg, 2004; Ernst en Mueller, 2008; Somerville et al., 2009).

Toekomstige onderzoeksgebieden

Deze beoordeling omvatte niet de uitgebreide literatuur over hormonale ontwikkeling omdat ze verband houden met gedragsveranderingen tijdens de adolescentie, zoals meerdere keren elders is onderzocht (Spear, 2000). Echter, complexe interacties tussen het dopamine-systeem en veranderingen in hormonen tijdens de adolescentie dragen waarschijnlijk bij aan het tot expressie gebrachte beloningsgerelateerde gedrag. In het toekomstige werk kan het ontwerpen van experimenten die kunnen beoordelen hoe de functie van dopamine-rijke schakelingen wordt gemedieerd door veranderingen in hormonen nuttige inzichten verschaffen in deze complexe associatie.

Verder onderzoek naar hoe veranderingen in slaappatroon de neurale functie tijdens de adolescentie beïnvloeden, zal een nuttig onderzoeksgebied zijn. Bevestigend bewijs suggereert dat slaap cruciaal is voor hersenfunctie en ontwikkeling (Benca, 2004; Hagenauer et al., 2009). Recent onderzoek van deze kritische vraag biedt een onschatbaar inzicht in hoe normaal voorkomende veranderingen in slaappatronen schadelijk adolescent-typisch gedrag kunnen verergeren (Dahl en Lewin, 2002; Holm et al., 2009). Holm et al. (2009) tonen aan dat een slechte slaapkwaliteit en minder minuten slaap in verband werden gebracht met stompe striatale activiteit tijdens anticipatie en uitkomst van de beloning (Holm et al., 2009). Deze gegevens benadrukken het belang van het overwegen van contextuele effecten op beloningsgerelateerde neurale gevoeligheid over de hele ontwikkeling.

Verschillende rapporten hebben seksueel dimorfisme in dopamine-systeemontwikkeling in diermodellen opgemerkt (Andersen et al., 1997) en structureel MRI-werk (Giedd et al., 2004). Dit onderzoeksgebied is echter relatief onder-bestudeerd in functionele MRI-onderzoeken, waarschijnlijk vanwege praktische beperkingen opgelegd door relatief beperkte steekproefgrootten in deze studies. Dit effect is een kritisch studiegebied omdat er prominente geslachtsverschillen zijn in het ontstaan ​​en het in stand houden van verschillende psychische stoornissen die gerelateerd kunnen zijn aan afwijkende dopaminewerking (Paus et al., 2008).

Conclusies

Deze beoordeling begon met de volgende vraag: is het dopamine-systeem hypo- of hypergevoelig voor beloningen tijdens de adolescentie? De onderzoeken die in dit overzicht worden beschreven, bieden onmiskenbaar bewijs dat het beloningssysteem tijdens de adolescentie enorme veranderingen ondergaat. Verder tonen ze sterke steun voor de hypothese dat het dopaminesysteem hyperreactief is, of overbezet, als reactie op beloningen tijdens de adolescentie. Hoewel aanvankelijk neuroimaging werk (Bjork et al., 2004) leek ondersteuning te bieden voor hyporesponsieve beloningssysteemhypothese, talloze onderzoeken sinds ze in plaats daarvan gegevens hebben opgeleverd die ondersteuning bieden voor een overactief beloningssysteem tijdens de adolescentie. Als zodanig lijkt het veld te convergeren op deze laatste conclusie (Casey et al., 2008; Steinberg, 2008; Ernst et al., 2009; Somerville et al., 2009). Subtiele nuances in experimentele manipulatie, interpretatie en omgevingscontext hebben echter significante effecten op deze generalisatie. Zoals het best geïllustreerd is in recent werk van Geier et al. (2009), verschillende beloningsaspecten lopen parallel met een verschillende neurale gevoeligheid in de adolescentie, zodat de eerste presentatie van een beloningsvoorspellingsstimulus niet leidt tot een vergelijkbare hyperactiviteit als het anticiperen op aanstaande beloning. In ons eigen werk toonden menselijke adolescenten verhoogde activering, ten opzichte van kinderen en volwassenen, in het dopamine-rijke NAcc in reactie op hoge beloning, maar toonden verminderde activering in dezelfde regio als reactie op lage beloning (Galván et al., 2006). Dus, wat is belonen voor een adolescent zal schakelingen beïnvloeden die betrokken zijn bij beloning en het nemen van risico's en, vermoedelijk, volgend gedrag. Beloningswaarde is niet absoluut en beloningen worden in plaats daarvan gewaardeerd in de context van andere beschikbare beloningen. Adolescenten kunnen bijzonder gevoelig zijn voor deze veranderende contexten.

Kortom, hoewel er geen twijfel over bestaat dat het beloningssysteem tijdens de adolescentie dramatische ontwikkelingsveranderingen ondergaat, tDe precieze kenmerken van deze rijpingsgebeurtenissen kunnen niet gemakkelijk worden bepaald en zullen nader moeten worden onderzocht, zowel in de dierlijke als in de menselijke literatuur. Door onderzoek naar het dopamine-systeem in dierlijke bevindingen te wortelen, kunnen we interpretaties van gegevens uit het menselijk werk beginnen te beperken, om beter te begrijpen wat er precies verandert in het striatale dopamine-systeem dat adolescenten predisponeert om deel te nemen aan gedrag dat hoge beloningen nastreeft.

Belangenconflict verklaring

De auteur verklaart dat het onderzoek is uitgevoerd in afwezigheid van commerciële of financiële relaties die kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.

Dankwoord

De auteur erkent de behulpzame opmerkingen van leden van het Galván Lab, twee anonieme reviewers en eerdere discussies met Brad Schlaggar over basislijnkwesties.

Referenties

  1. Andersen SL, Dumont NL, Teicher MH (1997). Ontwikkelingsverschillen in dopamine-syntheseremming door 7-OH-DPAT. Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 356, 173-181.10.1007 / PL00005038 [PubMed] [Kruis Ref]
  2. Andersen SL, Gazzara RA (1993). De ontogenese van apomorfine-geïnduceerde veranderingen van neostriatale dopamine-afgifte: effecten van spontane afgifte. J. Neurochem. 61, 2247-2255.10.1111 / j.1471-4159.1993.tb07466.x [PubMed] [Kruis Ref]
  3. Andersen S. L, Teicher MH (1999). Cyclisch adenosine monofosfaat (cAMP) verandert dramatisch over periadolescentie en regio. Poster gepresenteerd tijdens de bijeenkomst van de Society for Neuroscience Meeting, Miami Beach, Florida.
  4. Andersen S. L, Teicher MH (2000). Dopamine-receptorsnoei in de prefrontale cortex tijdens de periadolescente periode bij ratten. Synapse 37, 167–169.10.1002 / 1098-2396 (200008) 37: 2 <167 :: AID-SYN11> 3.0.CO; 2-B [PubMed] [Kruis Ref]
  5. Andersen SL, Thompson AP, Krenzel E., Teicher MH (2002). Pubertale veranderingen in gonadale hormonen liggen niet ten grondslag aan de overproductie van de dopamine-receptor bij adolescenten. Psychoneuroendocrinology 27, 683-691.10.1016 / S0306-4530 (01) 00069-5 [PubMed] [Kruis Ref]
  6. Bandettini PA, Ungerleider LG (2001). Van neuron tot BOLD: nieuwe verbindingen. Nat. Neurosci. 412, 864-866.10.1038 / nn0901-864 [PubMed] [Kruis Ref]
  7. Benca RM (2004). Regulatie van slaap en opwinding: inleiding tot deel VII. Ann. NY Acad. Sci. 1021, 260-261.10.1196 / annals.1308.030 [PubMed] [Kruis Ref]
  8. Berridge KC, Robinson TE (1998). Wat is de rol van dopamine bij belonen: hedonische impact, beloningsleren of incentive-salience? Brain Res. Brain Res. Rev. 28, 309-369.10.1016 / S0165-0173 (98) 00019-8 [PubMed] [Kruis Ref]
  9. Bjork JM, Knutson B., Fong GW, Caggiano DM, Bennett SM, Hommer DW (2004). Door incentives opgewekte hersenactivatie bij adolescenten: overeenkomsten en verschillen tussen jongvolwassenen. J. Neursoci. 24, 1793-1802. [PubMed]
  10. Blum K., Braverman E., Holder J., Lubar J., Monastra V., Miller D., Lubar J., Chen T., Comings D. (2000). Beloningsdeficiëntiesyndroom: een biogenetisch model voor de diagnose en behandeling van impulsief, verslavend en compulsief gedrag. J. Psychoactieve geneesmiddelen 2, 1-112. [PubMed]
  11. Blum K., Cull JG, Braverman ER, Comings DE (1996). Beloningsdeficiëntiesyndroom. Am. Sci. 84, 132-145.
  12. Bolanos CA, Glatt SJ, Jackson D. (1998). Overgevoeligheid voor dopaminerge geneesmiddelen in periadolescente ratten: een gedrags- en neurochemische analyse. Dev. Brain Res. 111, 25-33.10.1016 / S0165-3806 (98) 00116-3 [PubMed] [Kruis Ref]
  13. Brenhouse HC, Sonntag KC, Andersen SL (2008). Transiënte D1 dopamine receptor expressie op prefrontale cortex projectie neuronen: relatie tot verbeterde motivationele saillantie van medicijn signalen in de adolescentie. J. Neurosci. 28, 2375-2382.10.1523 / JNEUROSCI.5064-07.2008 [PubMed] [Kruis Ref]
  14. Casey BJ, Galván A., Hare TA (2005). Veranderingen in cerebrale functionele organisatie tijdens cognitieve ontwikkeling. Curr. Opin. Neurobiol. 15, 239-244.10.1016 / j.conb.2005.03.012 [PubMed] [Kruis Ref]
  15. Casey BJ, Getz S., Galván A. (2008). Het brein van de adolescent. Dev. Rev. 28, 62-77. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  16. Caviness V., Kennedy D., Richelme C., Rademacher J., Filipek P. (1996). Het menselijk brein ouder wordt 7-11 jaar: een volumetrische analyse op basis van magnetische resonantiebeelden. Cereb. Cortex 6, 726-736.10.1093 / cercor / 6.5.726 [PubMed] [Kruis Ref]
  17. Chambers RA, Taylor JR, Potenza MN (2003). Ontwikkelingsneuscircuit van motivatie in de adolescentie: een kritieke periode van kwetsbaarheid voor verslaving. Am. J. Psychiatry 160, 1041-1052.10.1176 / appi.ajp.160.6.1041 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  18. Csikszentmihalyi M., Larson R., Prescott S. (1977). De ecologie van activiteit en ervaring van adolescenten. J. Youth Adolesc. 6, 281-294.10.1007 / BF02138940 [Kruis Ref]
  19. Dahl RE (2004). De ontwikkeling van de puberale hersenen: een periode van kwetsbaarheden en kansen. Ann. NY Acad. Sci. 1021, 1-22.10.1196 / annals.1308.001 [PubMed] [Kruis Ref]
  20. Dahl RE, Lewin DS (2002). Paden naar slaapregulatie en -gedrag van adolescenten. J. Adolesc. Gezondheid 31, 175-184.10.1016 / S1054-139X (02) 00506-2 [PubMed] [Kruis Ref]
  21. DeGraff C., Zandstra E. (1999). Lieflijkheid en zachtheid bij kinderen, adolescenten en volwassenen. Physiol. Behav. 67, 513-520.10.1016 / S0031-9384 (99) 00090-6 [PubMed] [Kruis Ref]
  22. Eigsti IM, Zayas V., Mischel W., Shoda Y., Ayduk O., Dadlani MB, Davidson MC, Lawrence Aber J., Casey BJ (2006). Het voorspellen van cognitieve controle van kleuterschool tot late adolescentie en jongvolwassenheid. Psychol. Sci. 17, 478-484.10.1111 / j.1467-9280.2006.01732.x [PubMed] [Kruis Ref]
  23. Ernst M., Mueller SC (2008). Het brein van de adolescent: inzichten uit functioneel neuroimaging-onderzoek. Dev Neurobiol 68, 729-743.10.1002 / dneu.20615 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  24. Ernst M., Nelson EE, Jazbec SP, McClure EB, Monk CS, Leibenluft E., Blair J., Pine DS (2005). Amygdala en nucleus accumbens in reacties op ontvangst en weglating van winst bij volwassenen en adolescenten. Neuroimage 25, 1279-1291.10.1016 / j.neuroimage.2004.12.038 [PubMed] [Kruis Ref]
  25. Ernst M., Romeo RD, Andersen SL (2009). Neurobiologie van de ontwikkeling van gemotiveerd gedrag tijdens de adolescentie: een venster op een neuraal systeemmodel. Pharmacol. Biochem. Behav. 93, 199-211.10.1016 / j.pbb.2008.12.013 [PubMed] [Kruis Ref]
  26. Eshel N., Nelson EE, Blair RJ, Pine DS, Ernst M. (2007). Neurale substraten van de selectie van de keuze bij volwassenen en adolescenten: ontwikkeling van de ventrolaterale prefrontale en anterior cingulate cortices. Neuropsychologia 45, 1270-1279.10.1016 / j.neuropsychologia.2006.10.004 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  27. Fan J., McCandliss B.D, Sommer T., Raz A., Posner MI (2002). Het testen van de efficiëntie en onafhankelijkheid van aandachtsnetwerken. J. Cogn. Neurosci. 14, 340-347.10.1162 / 089892902317361886 [PubMed] [Kruis Ref]
  28. Galván A., Hare TA, Parra CE, Penn J., Voss H., Glover G., Casey BJ (2006). Vroegere ontwikkeling van de accumbens ten opzichte van de orbitofrontale cortex zou ten grondslag kunnen liggen aan risicogedrag bij adolescenten. J. Neurosci. 26, 6885-6892.10.1523 / JNEUROSCI.1062-06.2006 [PubMed] [Kruis Ref]
  29. Galván A., Hare TA, Voss H., Glover G., Casey BJ (2007). Risicobereidheid en het brein van de adolescent: wie loopt er risico? Dev. Sci. 10, 1-7. [PubMed]
  30. Geier CF, Terwilliger R., Teslovich T., Velanova K., Luna B. (2009). Onvolwassenheden bij het verwerken van beloningen en de invloed ervan op remmende controle tijdens de adolescentie. Cereb. Cortex [Epub ahead of print]. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  31. Giedd JN (2004). Structurele MRI van de hersenen van adolescenten. Ann. NY Acad. Sci. 1021: 77.10.1196 / annals.1308.009 [PubMed] [Kruis Ref]
  32. Giedd JN, Blumenthal J., Jeffries NO, Castellanos FX, Liu H, Zijdenbos A., Paus T., Evans AC, Rapoport JL (1999). Hersenontwikkeling tijdens de kindertijd en adolescentie: een longitudinale MRI-studie. Nat. Neurosci. 2, 861-863.10.1038 / 13158 [PubMed] [Kruis Ref]
  33. Giedd JN, Snell J., Lange N., Rajapakse J., Casey B., Kozuch P., Vaituzis A., Vauss Y., Hamburger S., Kaysen D., Rapoport JL (1996). Kwantitatieve magnetische resonantie beeldvorming van de ontwikkeling van de menselijke hersenen: leeftijden 4-18. Cereb. Cortex 6 551-560.10.1093 / cercor / 6.4.551 [PubMed] [Kruis Ref]
  34. Gogtay N., Giedd JN, Lusk L., Hayashi KM, Greenstein D., Vaituzis AC, Nugent TF, III, Herman D. H, Clasen LS, Toga AW, Rapoport JL, Thompson PM (2004). Dynamische mapping van menselijke corticale ontwikkeling tijdens de kindertijd tot de vroege volwassenheid. Proc. Natl. Acad. Sci. VS 101, 8174-8179.10.1073 / pnas.0402680101 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  35. Guyer AE, McClure-Tone EB, Shiffrin ND, Pine DS, Nelson EE (2009). Het onderzoeken van de neurale correlaten van verwachte peer-evaluatie in de adolescentie. Kind Dev. 80, 1000-1015.10.1111 / j.1467-8624.2009.01313.x [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  36. Hagenauer M.H., Perryman JI, Lee TM, Carskadon MA (2009). Adolescente veranderingen in de homeostatische en circadiane regulatie van slaap. Dev. Neurosci. 31, 276-284.10.1159 / 000216538 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  37. Holm SM, Forbes EE, Ryan ND, Phillips ML, Tarr JA, Rahl RE (2009). Beloningsgerelateerde hersenfunctie en slaap in pre / vroege puberale en mid / aten puberale adolescenten. J. Adolesc. Gezondheid 45, 319-320.10.1016 / j.jadohealth.2009.04.001 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  38. Kennedy DN, Haselgrove C., McInerney S. (2003). Op MRI gebaseerde morfometrische analyse van typische en atypische hersenontwikkeling. Ment. Retard Dev. Disabil. Res. Rev. 9, 155-160.10.1002 / mrdd.10075 [PubMed] [Kruis Ref]
  39. Knutson B., Fong GW, Adams CM, Varner JL, Hommer D. (2001). Dissociatie van anticipatie en uitkomst van beloning met aan gebeurtenissen gerelateerde fMRI. Neuroreport 12, 3683-3687.10.1097 / 00001756-200112040-00016 [PubMed] [Kruis Ref]
  40. Koob GF, Swerdlow NR (1988). De functionele output van het mesolimbische dopamine-systeem. Ann. NY Acad. Sci. 537, 216-227.10.1111 / j.1749-6632.1988.tb42108.x [PubMed] [Kruis Ref]
  41. Kotsoni E., Byrd D., Casey BJ (2006). Speciale overwegingen voor functionele magnetische resonantie beeldvorming van pediatrische populaties. J. Magn. Reson. Imaging 23,877-886.10.1002 / jmri.20578 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  42. Kuhnen CM, Knutson B. (2005). De neurale basis van het nemen van financiële risico's. Neuron 47, 763-770.10.1016 / j.neuron.2005.08.008 [PubMed] [Kruis Ref]
  43. Larson R., Asmussen L. (1991). Woede, bezorgdheid en pijn in de vroege adolescentie: een vergrote wereld van negatieve emoties. New York, NY: Aldine de Gruyter.
  44. Laviola G., Macri S., Morley-Fletcher S., Adriani W. (2003). Risicobereidend gedrag bij adolescente muizen: psychobiologische determinanten en vroege epigenetische invloed. Neurosci. Biobehav. Rev. 27, 19-31.10.1016 / S0149-7634 (03) 00006-X [PubMed] [Kruis Ref]
  45. Laviola G., Pascucci T., Pieretti S. (2001). Striatale dopaminesensibilisatie voor D-amfetamine in periadolescente maar niet bij volwassen ratten. Pharmacol. Biochem. Behav. 68, 115-124.10.1016 / S0091-3057 (00) 00430-5 [PubMed] [Kruis Ref]
  46. Logothetis N., Pauls J., Augath M., Trinath T., Oeltermann A. (2001). Neurofysiologisch onderzoek van de basis van het fMRI-signaal. Nature 412,150-157.10.1038 / 35084005 [PubMed] [Kruis Ref]
  47. Maggs J. L, Almeida D. M, Galambos NL (1995). Risicovolle bedrijven: de paradoxale betekenis van probleemgedrag voor jonge adolescenten. J. Early Adolesc. 15, 344-362.10.1177 / 0272431695015003004 [Kruis Ref]
  48. Matthews SC, Simmons AN, Lane SD, Paulus MP (2004). Selectieve activering van de nucleus accumbens tijdens het nemen van risico's. Neuroreport 15, 2123-2127.10.1097 / 00001756-200409150-00025 [PubMed] [Kruis Ref]
  49. May JC, Delgado MR, Dahl RE, Stenger VA, Ryan ND, Fiez JA, Carter CS (2004). Gebeurtenis-gerelateerde functionele magnetische resonantie beeldvorming van beloningsgerelateerde hersencircuits bij kinderen en adolescenten. Biol. Psychiatry 55, 359-366.10.1016 / j.biopsych.2003.11.008 [PubMed] [Kruis Ref]
  50. Montague DM, Lawler CP, Mailman RB, Gilmore JH (1999). Ontwikkelingsregulatie van de dopamine D1-receptor in menselijk caudaat en putamen. Neuropsychopharmacology 21, 641-649.10.1016 / S0893-133X (99) 00062-7 [PubMed] [Kruis Ref]
  51. Montague PR, Berns GS (2002). Neurale economie en de biologische substraten van waardering. Neuron 36, 265-284.10.1016 / S0896-6273 (02) 00974-1 [PubMed] [Kruis Ref]
  52. Montague PR, Hyman SE, Cohen JD (2004). Computationele rollen voor dopamine in gedragscontrole. Nature 431,379-387.10.1038 / nature03015 [PubMed] [Kruis Ref]
  53. Palacios JM, Camps M., Corte R., Probst A. (1988). Het in kaart brengen van dopamine-receptoren in het menselijk brein. J. Neural. Transm. Suppl. 27, 227-235. [PubMed]
  54. Panksepp J. (1998). Affective Neuroscience. New York, Oxford University Press.
  55. Paus T., Keshavan M, Giedd JN (2008). Waarom ontstaan ​​er zoveel psychiatrische stoornissen tijdens de adolescentie? Nat. Rev Neurosci. 9, 947-957. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  56. Rutter M., Graham P., Chadwick O., Yule W. (1976). Adolescente onrust: feit of fictie? J. Child Psychol. Psychiatry 17, 35-56.10.1111 / j.1469-7610.1976.tb00372.x [PubMed] [Kruis Ref]
  57. Schlaggar BL, Brown TT, Lugar HM, Visscher KM, Miezin FM, Petersen SE (2002). Functionele neuro-anatomische verschillen tussen volwassenen en kinderen van schoolgaande leeftijd in de verwerking van afzonderlijke woorden. Science 296, 1476-1479.10.1126 / science.1069464 [PubMed] [Kruis Ref]
  58. Schultz W. (1998). Voorspellend beloningssignaal van dopamine-neuronen. J. Neurophysiol. 80, 1-27. [PubMed]
  59. Seeman P., Bzowej NH, Guan H.-C., Bergeron C., Becker LE, Reynolds GP, Bird ED, Riederer P., Jellinger K., Watanabe S., Tourtellotte WW (1987). Derminereceptoren van menselijke hersenen bij kinderen en ouder wordende volwassenen. Synapse 1, 399-404.10.1002 / syn.890010503 [PubMed] [Kruis Ref]
  60. Shaw P., Kabani NJ, Lerch JP, Eckstrand K., Lenroot R., Gogtay N., Greenstein D., Clasen L., Evans A., Rapoport JL, Giedd JN, Wise SP (2008). Neurodevelopmentale trajecten van de menselijke hersenschors. J. Neurosci. 28, 3586-3594.10.1523 / JNEUROSCI.5309-07.2008 [PubMed] [Kruis Ref]
  61. Somerville LH, Jones RM, Casey BJ (2009). Een tijd van verandering: gedrags- en neurale correlaten van adolescentengevoeligheid voor appetijtelijke en aversieve omgevingsfactoren. Brain Cogn. [Epub ahead of print]. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  62. Sowell ER, Peterson BS, Thompson PM, Welcome SE, Henkenius AL, Toga AW (2003). Het in kaart brengen van de corticale verandering in de menselijke levensduur. Nat. Neurosci. 6, 309-315.10.1038 / nn1008 [PubMed] [Kruis Ref]
  63. Sowell ER, Thompson PM, Holmes CJ, Jernigan TL, Toga AW (1999). In vivo bewijs voor post-adolescente hersenrijping in frontale en striatale regio's. Nat. Neurosci. 2, 859-861.10.1038 / 13154 [PubMed] [Kruis Ref]
  64. Speer LP (2000). De adolescente hersenen en aan leeftijd gerelateerde gedragsuitingen. Neurosci. Biobehav. Rev. 24, 417-463.10.1016 / S0149-7634 (00) 00014-2 [PubMed] [Kruis Ref]
  65. Stamford JA (1989). Ontwikkeling en veroudering van het nigrostriatale dopaminesysteem bij ratten onderzocht met snelle cyclische voltammetrie. J. Neurochem. 52, 1582-1589.10.1111 / j.1471-4159.1989.tb09212.x [PubMed] [Kruis Ref]
  66. Steinberg L. (2004). Risico's nemen in de adolescentie: wat verandert en waarom? Ann. NY Acad. Sci. 1021, 51-58.10.1196 / annals.1308.005 [PubMed] [Kruis Ref]
  67. Steinberg L. (2005). Een perspectief van de sociale neurowetenschap op het nemen van risico's voor adolescenten. Dev. Rev. 28, 78-106.10.1016 / j.dr.2007.08.002 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  68. Steinberg L. (2008). Een perspectief van de sociale neurowetenschap op het nemen van risico's voor adolescenten. Dev. Rev 28, 78-106.10.1016 / j.dr.2007.08.002 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruis Ref]
  69. Tarazi FI, Tomasini EC, Baldessarini RJ (1998). Postnatale ontwikkeling van dopamine D4-achtige receptoren in regio's van rattenhersenen: vergelijking met D2-achtige receptoren. Dev. Brain Res. 110, 227-233.10.1016 / S0165-3806 (98) 00111-4 [PubMed] [Kruis Ref]
  70. Tarazi FI, Tomasini EC, Baldessarini RJ (1999). Postnatale ontwikkeling van dopamine D1-achtige receptoren in ratten corticale en striatolimbische hersenregio's: een autoradiografisch onderzoek. Dev. Neurosci. 21, 43-49.10.1159 / 000017365 [PubMed] [Kruis Ref]
  71. Teicher MH, Andersen SL, Hostetter JC, Jr. (1995). Bewijs voor dopaminereceptor snoeien tussen adolescentie en volwassenheid in striatum maar niet met nucleus accumbens. Dev. Brain Res. 89, 167-172.10.1016 / 0165-3806 (95) 00109-Q [PubMed] [Kruis Ref]
  72. Teicher MH, Barber NI, Gelbard HA, Gallitano AL, Campbell A, Marsh E, Baldessarini RJ (1993). Ontwikkelingsverschillen in acute nigrostriatale en mesocorticolimbische systeemreactie op haloperidol. Neuropsychopharmacology 9, 147-156. [PubMed]
  73. Thomason ME, Burrows BE, Gabrieli JDE, Glover GH (2005). Ademhaling onthult verschillen in fMRI GEWAAGD signaal bij kinderen en volwassenen. Neuroimage 25, 824-837.10.1016 / j.neuroimage.2004.12.026 [PubMed] [Kruis Ref]
  74. Tom SM, Fox CR, Trepel C., Poldrack RA (2007). De neurale basis van verliesaversie bij besluitvorming onder risico. Science 315, 515-518.10.1126 / science.1134239 [PubMed] [Kruis Ref]
  75. van de Moortele PF, Pfeuffer J., Glover GH, Ugurbil K., Hu X. (2002). Ademhaling-geïnduceerde B0-fluctuaties en hun ruimtelijke verdeling in het menselijk brein bij 7 Tesla. Magn. Reson. Med. 47, 888-895.10.1002 / mrm.10145 [PubMed] [Kruis Ref]
  76. van Leijenhorst L., Zanolie K., van Meel CS, Westenberg P. M, Rombouts S. A, Crone EA (2009). Wat motiveert de adolescent? Hersenregio's bemiddelen beloningsgevoeligheid gedurende de adolescentie. Cereb. Cortex [Epub ahead of print]. [PubMed]
  77. Watson D., Clark L. (1984). Negatieve affectiviteit: de neiging om aversieve emotionele toestanden te ervaren. Psychol. Bull. 96, 465-490.10.1037 / 0033-2909.96.3.465 [PubMed] [Kruis Ref]
  78. Willis TA, Vacarro D., McNamara G. (1994). Het zoeken naar nieuwigheden, het nemen van risico's en verwante constructen als voorspellers van drugsmisbruik in de adolescentie: een toepassing van de theorie van Cloniger. J. Subst. Misbruik 6, 1–20.10.1016 / S0899-3289 (94) 90039-6 [PubMed] [Kruis Ref]