Volume 16, December 2015, pagina 192-193
Ontwikkelingsgerichte cognitieve neurowetenschap
Stofgebruik en de hersenen van adolescenten: ontwikkelingsstoornissen, interventies en longitudinale uitkomsten
De adolescentie wordt al lang erkend als een tijd van dramatische veranderingen in lichaam en gedrag. Meer recentelijk wordt het ook erkend als een tijd van dramatische veranderingen in de hersenen. Vooruitgang in neuroimaging-technologieën heeft de kennis van de anatomie en fysiologie van het zich ontwikkelende brein steeds toegankelijker gemaakt.
Verschillende grootschalige initiatieven met behulp van magnetische resonantie beeldvorming (MRI) om de hersenontwikkeling van adolescenten in gezondheid en ziekte te karakteriseren, vaak geïntegreerd met genetica en geleidelijk geavanceerde gedrags- en milieumaatregelen, beginnen inzicht te geven in waarom adolescentie een tijd van zowel kans als van kwetsbaarheid is .
Tijdens de adolescentie rijpt het brein niet door steeds groter en groter te worden. Het rijpt door meer onderling verbonden en meer gespecialiseerd te worden.
De toenemende onderlinge verbondenheid, of communicatie tussen ongelijksoortige hersenregio's, die een uitvoerig ingebedde hiërarchie van neurale circuits omvat, wordt gedemonstreerd over meerdere modaliteiten en niveaus van onderzoek. Studies naar potentiatie op de lange termijn wijzen op de vorming van sterkere synaptische verbindingen tijdens de adolescentie. Een grotere samenhang van elektrische activiteit (de mate waarin activiteit in een gebied kan worden voorspeld door activiteit in een ander gebied) wordt aangetoond door studies met behulp van EEG. Op dezelfde manier tonen fMRI-onderzoeken die bloedoxygenatie beoordelen ook een algemene trend naar grotere co-activering tussen ruimtelijk verschillende regio's. En structurele MRI-onderzoeken vinden verhogingen van het witte stofvolume tijdens de adolescentie als gevolg van myelinisatie en daarmee gepaard gaande toename van de snelheid van neurale communicatie.
Karakterisering van hoe hersenstructuren met elkaar zijn verbonden heeft enorm geprofiteerd van de toepassing van de grafentheorie, een tak van de wiskunde die wordt gebruikt om de relatie tussen "knooppunten" en "randen" te kwantificeren. Knopen kunnen elk voorwerp of meetbare eenheid zijn, variërend van quarks tot sterrenstelsels . Voorbeelden van hersenknopen kunnen een neuron zijn, een structuur zoals de hippocampus, of een regio zoals de prefrontale cortex. Randen kunnen alle verbindingen tussen knooppunten zijn, van een fysieke verbinding zoals een synaps tussen neuronen of een statistische correlatie, zoals wanneer twee delen van de hersenen op dezelfde manier worden geactiveerd in rust of tijdens een bepaalde cognitieve taak. Grafiektheoriebenaderingen helpen ons om de relatie tussen rijping van verschillende neurale circuits te kwantificeren en hoe verschillen in timing van maturatie kunnen relateren aan variatie in gedrag en cognitie.
Bijvoorbeeld, een veranderende balans tussen eerder volwassen limbische regio's, die ingrijpende veranderingen ondergaan tijdens de puberteit en later volwassen wordende prefrontale gebieden, die nog steeds substantiële veranderingen ondergaan tot ver in het derde decennium, wordt verondersteld ten grondslag te liggen aan veel van de waargenomen verschijnselen van adolescentie (Somerville et al., 2010).
De toenemende specialisatie van het brein van de adolescent wordt indirect uitgedrukt als afname in volumes van grijze materie tijdens het tweede decennium, hoewel er nog veel werk aan de winkel is om de moleculaire en microscopische processen die aan de waarneming ten grondslag liggen te begrijpen. Verhogingen van de myelinisatie, die de aanwijzing van een MRI-voxel aan de binnengrens van de cortex van grijs naar wit kunnen omkeren, vertegenwoordigen een deel van de "vermindering" van het grijze stofvolume, maar convergerende evidentie van post mortemstudies en regionaal specifieke mismatches tussen ontwikkelingsbanen van grijze en witte stofvolumes suggereren dat andere processen ook bijdragen. De mate waarin "snoeien" van synapsen bijdraagt aan de grijsstofvolumevermindering is onbekend. Dit is een belangrijke vraag die moet worden opgelost om een licht te laten schijnen over de meer dan vereenvoudigde notie dat specialisatie wordt ondergeschikt gemaakt door het fenomeen van minder maar snellere / vastere verbindingen. Het begrijpen van de mechanismen is fundamenteel voor het begeleiden van interventies en het verfijnen van hypothesen voor toekomstig onderzoek.
Misschien is de meest opvallende verandering in de ontwikkeling van adolescente hersenen de mate van verandering zelf. Een belangrijk kenmerk van de ontwikkeling van adolescente hersenen is plasticiteit, het vermogen van de hersenen om te veranderen als reactie op de eisen van de omgeving. Een zekere mate van plasticiteit wordt gedurende het hele leven gehandhaafd, maar in het algemeen is er een ontwikkelingsgradiënt van afnemende plasticiteit wanneer myeline eiwitten zoals Nogo-A, MAG en OMgp afgeeft die axon-ontkieming remmen en het creëren van nieuwe synapsen (Velden, 2008). Mensen hebben echter een unieke lange periode van hoge plasticiteit, waardoor we opmerkelijk kunnen worden aangepast aan een breed scala van omstandigheden. Langdurige plasticiteit kan te maken hebben met langdurige afhankelijkheid van zorgverleners, zoals over verschillende soorten. Een langere periode van afhankelijkheid houdt verband met complexer sociaal en voedselzekerheidsgedrag. Door "opties open te houden" in termen van hersenenspecialisatie, kunnen mensen de eisen van hun specifieke omgeving beoordelen en de vaardigheden ontwikkelen om te overleven. Mensen kunnen overal gedijen van de ijskoude noord- en zuidpool tot de zwoele eilanden op de evenaar. We hebben ons ook aangepast aan culturele veranderingen. Tienduizend jaar geleden, een korte tijd evolutionair gezien, brachten we veel van onze tijd door met het beveiligen van voedsel en onderdak. Nu kunnen de meeste mensen onderdak en calorieën veiligstellen met veel minder tijd en moeite, wat via epigenetische of andere factoren verband kan houden met eerdere puberteit en grotere omvang. In plaats van voedsel te bewaren, brengen velen van ons nu het grootste deel van onze tijd door in wisselwerking met woorden of symbolen. Dit is een opmerkelijke aanpassing omdat lezen maar 5000 jaar oud is en niet bestond voor een groot deel van de menselijke geschiedenis.
Verdere ondersteuning voor het voordeel van langdurige plasticiteit komt van de waarneming dat onze laatste toename in hersengrootte over 500,000 jaren geleden niet correleert met de hardheid van het klimaat, maar met de mate van klimaatverandering. Dit staat in contrast met Neanderthalers, onze naaste verwanten. De maturatiecijfers kunnen worden bepaald aan de hand van gefossiliseerde tanden op vrijwel dezelfde manier als de boomringen kunnen worden gebruikt om de groeisnelheid van bomen te bepalen. Bewijs van gefossiliseerde Neanderthaler tanden wijst erop dat ze een veel snellere rijping hadden (Ramirez Rozzi en Bermudez De Castro, 2004). Hoewel hun hersenen ongeveer 10% groter waren en ze in overmatige omgevingen konden overleven, veranderde hun gereedschap niet gedurende 100,000-jaren. Ze misten de puberale plasticiteit en het aanpassingsvermogen van mensen.
De plasticiteit van de puberende hersenen heeft onze soort goed gediend, maar het heeft een prijs. Het creëert zowel kwetsbaarheden als kansen. Meer dan de helft van alle psychische aandoeningen komt naar voren tijdens de adolescentie. Eén op de vijf adolescenten heeft een geestesziekte die zal aanhouden tot in de volwassenheid. Het is de piektijd voor de opkomst van angststoornissen, bipolaire stoornis, depressie, eetstoornissen en psychose. Het is ook de meest voorkomende tijd voor het begin van drugsmisbruik.
In deze speciale editie van Developmental Cognitive Neuroscience rapporteren topdeskundigen op het gebied van onderzoek naar de neurobiologie van drugsmisbruik door adolescenten. Consistente thema's zijn relaties tussen het begin, de hoeveelheid en het type gebruik in verband met veranderingen in de beloning van de hersenen, de impulscontrole en het beslissingsschema. Hoewel de studies de beste inspanningen tot nu toe vertegenwoordigen, zijn er nog aanzienlijke uitdagingen om de specificiteit van effecten, oorzaak / gevolg-dynamica en mechanismen te onderscheiden.
Naarmate het pad, de mechanismen en de invloeden van de ontwikkeling van adolescente hersenen meer worden opgehelderd en meer onderzoekers naar het veld worden getrokken. Adolescentie wordt steeds meer erkend als een apart ontwikkelingsstadium met een aparte biologie in plaats van slechts als een tussenstadium tussen kinderjaren en volwassenheid. Deze speciale editie bevat belangrijke bevindingen van veel van de prominente onderzoekers die de interface tussen adolescente neurobiologie en verslaving verkennen.
De adolescentie is het piekmoment van de meeste psychische aandoeningen, de tijd van verschillende belangrijke levenskeuzes met levenslange gevolgen, en een tijd waarin de plasticiteit van de hersenen interventies effectiever kan maken. De financiering van onderzoek naar adolescenten was tot voor kort echter een fractie van het budget. Dit is veranderd met de Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD) Study - een nationaal longitudinaal initiatief dat de korte- en langetermijneffecten van middelengebruik op de ontwikkeling van de hersenen zal beoordelen. Het project zal 10,000 jongeren rekruteren voordat ze alcohol, marihuana, tabak en andere drugs gaan gebruiken, en hen gedurende 10 jaar volgen tot in de vroege volwassenheid. Het ABCD-project biedt een fantastisch platform voor jonge of gevestigde onderzoekers om interesse in neurobiologie bij adolescenten na te streven en kan dienen als katalysator om de broodnodige ondersteuning en talent naar het veld te brengen.
Referenties
-
- Velden, 2008
- RD-velden
- Witte stof in leren, cognitie en psychiatrische stoornissen
- Trends Neurosci., 31 (7) (2008), p. 361
- Artikel
|
|
|
Onder verwijzing naar artikelen (353)
-
- Ramirez Rozzi en Bermudez De Castro, 2004
- FV Ramirez Rozzi, JM Bermudez De Castro
- Verrassend snelle groei in Neanderthalers
- Natuur, 428 (april (6986)) (2004), pp. 936-939
- Bekijk record in Scopus
|
|
Onder verwijzing naar artikelen (129)
-
- Somerville et al., 2010
- LH Somerville, RM Jones, BJ Casey
- Een tijd van verandering: gedrags- en neurale correlaten van adolescentengevoeligheid voor appetijtelijke en aversieve omgevingsfactoren
- Brain Cogn., 72 (2010), pp. 124-133 http://dx.doi.org/10.1016/j.bandc.2009.07.003
- Artikel
|
|
|
Onder verwijzing naar artikelen (219)
Copyright © 2015 Gepubliceerd door Elsevier Ltd.
;
