By Carl Sherman
Ann Whitman
(212) 223-4040
[e-postbeskyttet]
Blant ungdommer er utilsiktet skade (primært bilulykker) den viktigste dødsårsaken, drapet er neste1, og overdreven drikking, ubeskyttet sex og ulike misadventures etterlater et spor av uro i kølvandet. Hvorfor er ellers smarte, kunnskapsrike unge mennesker beryktet for uklok handlinger som setter sine egne og andres helse og sikkerhet i fare? Spørsmålet har engasjert et bredt spekter av forskning som et stadig mer komplekst, nyansert bilde begynner å dukke opp.
Utover forståelsen av de biologiske og miljømessige interaksjonene som kjennetegner ungdoms hjerneutvikling generelt, forsker forskerne på detaljene bak individuelle forskjeller: hvorfor bare noen tenåringer er risikotakere, bare noe av tiden. Svarene deres kan føre til strategier som buffer dette viktige og sårbare utviklingsstadiet mot alvorlig skade.
Et spørsmål om tilkobling
"For et tiår siden, ville du lese artikler som tyder på at ungdommer engasjerer seg i høyrisiko atferd fordi prefrontal cortex [et sentralt hjerneområde for dømmekraft og selvkontroll] ikke var fullt utviklet,"Sier BJ Casey, Ph.D., direktør for Sackler Institute for Development Psychobiology ved Weill Medical College of Cornell University og en Dana Alliance for Brain Initiatives-medlem. “Men [det området] er enda mindre utviklet hos barn som ikke engasjerer seg i slik oppførsel. Vi tenker nå mer når det gjelder nevrale kretser; hvordan regionene i hjernen snakker med hverandre. "
Nylig forskning på Caseys laboratorium og andre steder har begynt å fortelle en historie der utviklingen av fysiske og funksjonelle tilkoblinger over hele hjernen kan hjelpe oss å forstå farene på veien fra ungdom til voksenalder.
"Vi kom opp med en modell av ubalanse i en utbredt krets: ulike regioner er aktivert, og den som skriker høyest vinner,"Casey sier. Fremtredende innenfor denne beslutningskredsløpet, er hennes følelsesmessige reaktive ventrale striatum / kjernefølge, som reagerer på belønning og forventning om belønning, og kortikale områder som hemmer impulser og regulerer atferd.
Belønningssystemet, som Casey og andre har vist, når modenhet etter ungdomsårene og synes å være svært reaktiv i den perioden. "Det er virkelig banging bort, mens prefrontal cortex ikke er helt fullt utviklet," sier hun. Problemer oppstår først og fremst i følelsesmessig ladede situasjoner. "Ungdommer er ganske i stand til å ta rasjonelle beslutninger ... de har bare flere problemer i varmen i øyeblikket." En målt takknemlighet for alvorlige langsiktige konsekvenser er ingen kamp for umiddelbar tilfredsstillelse lovet av rask kjøring, tung drikking eller ubeskyttet sex, når hjernen er i denne modusen, foreslår hun.2
Beatriz Luna, ph.d., professor i psykiatri og direktør for laboratoriet for neurokognitiv utvikling ved University of Pittsburgh, er enig i at det kortikale hjerneapparatet som trengs for å regulere atferd på voksen nivå, kommer mer eller mindre på linje i løpet av ungdomsårene , men "det er litt skjøre og uprøvd, og kan beskattes av andre krav."
Hennes forskning tyder på at det som separerer tenårene fra de voksne er styrken av sammenhenger, strukturelle og funksjonelle, mellom deler av hjernen som gjør integrert aktivitet effektiv og pålitelig. 'Det er prefrontale cortex evne til å engasjere seg i nettverk med regioner over hele hjernen som gjør det mulig å støtte komplekse prosesser vi trenger for hemming og følelsesmessig og sosial behandling, " Luna sier.
Hun og hennes kolleger analyserte fMRI data for å fastslå effektiv tilkobling - graden til hvilke områder av hjernen brann sammen mens du utfører en oppgave, og styringsretningen: hvilken region regulerer den andre. Mye av deres forskning brukte en elegant enkel test av evnen til å hemme et svar. Når et lys av lys dukket opp på en skjerm, ble deltakerne instruert til å se i motsatt retning, i stedet for å følge den reflekterende tendensen til å se på den.
Barn utførte mye verre enn voksne, med ungdommer i mellom. FMRI-dataene viste en tilsvarende økning, med alder, i hvilken grad frontområder og nedre sensorimotoriske hjerneområder virket synkront for å utføre oppgaven. Videre var samtalen mellom hjernegruppene tilsynelatende "topp-ned" -imprøvet evne til å hemme et respons reflektert større styrke i signalene som tillot at den høyere hjernen skulle lede oppførsel.3
"Å se på et lys er ikke det samme som risikotaking i den virkelige verden," sier Luna. "Men hvis dette enkle systemet ikke er på plass-den øverste ned-kontrollen som gjør det mulig å si," Jeg vil gjøre dette, men jeg vil ikke gjøre det "- du kan forestille deg hvordan mer komplekse atferd er funksjonshemmede. ”
I det minste en del av forklaringen på mindre effektiv topp-down kontroll hos ungdom enn voksne er anatomisk. Etter hvert som nevroner utvikler myeliniseringens isolerende skjede (reflektert av en relativ økning i hvitt stoff), bærer de meldinger raskere og mer effektivt, og det er godt fastslått at hvitt stoffvolum i hjernen stiger fra ungdom til voksenliv.4 Forskere i Luna laboratorium har vist at mye av denne utviklingen foregår i kanaler som forbinder frontale og subkortiske hjerneområder - de samme kretsene som er involvert i hemmende kontroll.5
Hvem tar risikoer når
"Mye risikotaking forekommer under ungdomsårene, men ikke alle ungdommer er risikofaktorer," observerer Adriana Galvan, Ph.D., direktør for GalvanLab for utviklingsneurovitenskap ved UCLA. "Det er viktig å ikke knuse alle tenåringer sammen."
Mens en doktorgradskandidat ved BJ Caseys laboratorium var Galvan en del av et team som analyserte barn, ungdom og voksen hjerneaktivitet og tilbøyelighet til risiko. "Men da vi så på dataene, var det mye variasjon innenfor grupper. Folk som rapporterte mer risikobegrensende atferd - i alle aldre -viste en neurobiologisk korrelasjon i belønningsresponsen. Spesielt steg kjernefysisk-frontale cortexaktivitet mer i løpet av et pengespillende spill i tenåringer som sa at de var mer sannsynlig å engasjere seg i risikabelt sex, tungt drikking, sportslig sport o.l.
Galvan undersøker nå hvordan individuelle forskjeller kan spille ut i den virkelige verden. Det er rikelig bevis på at stress kan forstyrre beslutningstaking generelt og spesielt for ungdom, for å forsterke tendensen mot risikotaking. "Men det er store individuelle forskjeller i stressrespons og oppfatning," sier hun.
En pågående studie som sporer daglige stressnivåer, sier Galvan, at ungdomsresultatene på en risikofylt øvelse går opp på høyspenningsdager.7 Men foreløpige fMRI-funn tyder på at også her ikke alle tenårene er like: risikotaking bare stiger hos de som viser mest aktivering i det følelsesregulerende limbiske systemet på slike dager.
I å dissekere kompleksiteten i risikotaking, tar Laurence Steinberg, Ph.D., Distinguished University professor i psykologi ved Temple University, en nærmere titt på en annen faktor av velkjent betydning i ungdomslivet: peer-innflytelse.
I en serie eksperimenter utførte ungdommer og voksne tilsvarende i en simulert kjøreøvelse. Da tenåringer tok testen i nærvær av to venner, tok risikotaking og konsekvensene - de løp flere lys og hadde flere krasjer - økte dramatisk, mens voksenopptreden var upåvirket.
Forskjellen, i henhold til fMRI-data samlet under kjøreøvelsen, wSom en gang i hjernens områder forbundet med belønning i tenåringer, men ikke voksne, ble kjernen accumbens-prefrontal cortex-kretsen betydelig mer aktivert i nærvær av jevnaldrende.8
"Vi håper at foreldre og tenåringer selv vil gjenkjenne fra noe av dette arbeidet at de må ta hensyn til at tenåringsdommen ikke er den samme når de er sammen med sine venner, at de gjør risikofylte ting, sier Steinberg.
Hvis tilstedeværelsen av jevnaldrende øker tenåringens risikotaking ved å øke belønningsresponsen, kan samme krets potensielt innhentes til dempe risikable tendenser. En studie i Beatriz Luna's lab fant at monetære insentiver økte ytelsen på den krevende øyebevegelseshemmingsoppgaven for ungdom (men ikke voksne). Ikke bare økte aktiviteten i belønningskretsen, men også i hjernegruppene som regulerer øyebevegelsen selv.9
"Det var som om ungdomshjernen sa: "Siden det er en belønning, la oss gå full gass," sier Luna. "Hva insentiv gjør det er å forbedre hjernens evne til å gjøre hva den trenger å gjøre for å få belønning ... her betyr det å pumpe opp hemmende kontroll."
Opplev saker
Mer generelt er tilpasningsevne et fremvoksende tema i studiet av ungdomsrisiko. "Det er ikke riktig hvis historien blir fortalt som om dette er noe biologisk drevet maturasjonsprosess, ikke berørt av kontekst og miljø," sier Steinberg. "Vi vet at erfaringen er viktig, det vi bare begynner å studere som et felt er hvordan det spiller ut i hjernen."
Han undersøker om faren for peer-innflytelse kan bli mindre ved å trene individer på måter som viser seg å forbedre kognitiv kontroll. "Vi skal se på mønstre av hjernevirksomhet i nærvær av jevnaldrende blant dem som har og ikke har trent," sier han.
Til Dana Alliance-medlem Abigail Baird, Ph.D., professor i psykologi ved Vassar College, bør ikke erfaringens rolle i en svært bred sansekultur i ungdomsadferd ikke undervurderes. Hun har beskrevet ungdomsår som "det sosiale og følelsesmessige uttrykket for den biologiske begivenheten kjent som pubertet."10
"Det er ingenting i menneskelig atferd som bare er biologisk eller miljømessig," sier Baird. For å forstå ungdomsrisikoen, foreslår hun, krever en forståelse av begge.
I ett eksperiment sammenlignet hun hjernevirksomhet hos voksne og ungdom når de ble bedt om å vurdere om ulike scenarier var en god eller dårlig ide. Begge gruppene avviste klokt slike begrep som "svømmer med haier", "biter en lyspære" eller "hopper av et tak" - selv om de voksne gjorde det betydelig raskere. Forskjellen var i de mentale prosessene tilsynelatende involvert: voksne viste større aktivering i den visuelle cortex og insulaen (et hjerneområde som oversetter tanker til viscerale opplevelser), mens prefrontale cortex jobbet hardere i tenåringer. Enkelt sagt kunne de voksne visualisere prospektet og reagere umiddelbart, mens tenårene måtte mulle det over, foreslår Baird.11
"Det jeg tror skjer, er at tenårene bare ikke har hatt nok erfaring til å utvikle det tarmsystemet, de fysiske følelsene av rett og galt som de voksne kan bruke til å ta beslutninger som de ikke trenger å tenke på." Med modne kognisjon, legger hun til, kommer evnen til å generalisere seg fra sin egen erfaring og den til andre. En voksen som har kuttet sin hånd på et glass, kan godt visualisere og fysisk reagere på ideen om å "bite en lyspære" på en måte som en tenåring ikke kan.
Hennes funn motsetter ikke forskning som understreker rollen som kraftige stasjoner mot belønning i risikotaking, sier hun. Det sakte tempoet i å tenke, i motsetning til en umiddelbar tarmrespons, kan ytterligere ulempe kognitiv kontroll i å konkurrere med følelsesmessig tilfredsstillelse.
Heller ikke hennes funn innebærer noe som mangler i tenåringshjernen. En sentral oppgave med dette utviklingsstadiet er å lære regler for voksenliv i en bestemt kultur, og "en uerfaren ungdom er en sunn ungdom" Baird sier. Noen risikotaking kommer med tenåringsområdet. "Trikset er å hjelpe dem å trene opp systemet deres med informativ, ikke dødelig opplevelse ... En av mine største bekymringer er at mange tenåringer ikke får den erfaringen - at folk prøver å beskytte dem for mye. Jeg vil mye heller et barn faller av sykkelen enn å krasje bilen. "
Ungdom med sine tilhørende fallgruver, peker hun ut, varer langt lenger i USA enn andre steder; Det er noen kulturer der barna tar på seg voksenansvar når de er 14 eller 15. Ser hjernene deres ut og fungerer mer "voksen" enn amerikanere i samme alder, spesielt i risikotilfelle situasjoner? "Jeg ville gi min venstre arm for de dataene," sier Baird.
Publisert oktober 2012
1 US Department of Health og Human Services, Helse Ressurser og Tjenester Administration, Maternal og Child Health Bureau. Barnehelse USA 2011. Rockville, Maryland: US Department of Health og Human Services, 2011: http://mchb.hrsa.gov/chusa11/hstat/hsa/pages/229am.html
2Casey, BJ et al. Bremsing og akselerasjon av ungdomshjernen. J Res Adolesc. 2011 mars 1; 21 (1): 21-33.
3Hwang K, Velanova K og Luna, B. Styrking av top-down frontale kognitive kontrollnettverk som ligger til grunn for utviklingen av hemmende kontroll: en funksjonell magnetisk resonansavbildning effektiv tilkoblingsstudie. J. Neurovitenskap. 17 november, 2010; 30 (46): 15535-15545.
4 Giedd, JN. Tenårene hjernen: primed å lære, primed å ta risiko. cerebrum 26 februar 2009: http://www.dana.org/news/cerebrum/detail.aspx?id=19620
5 Asato MR et al. Vitenskapsutvikling i ungdomsår: En DTI-studie. Cerebral cortex September 2010; 20: 2122–2131
6 Galvan, A et al. Risikoopptak og ungdomshjerne: Hvem er i fare? Utviklingsvitenskap 10: 2 (2007), pp F8-F14
7Galván A & McGlennen KM. Daglig stress øker risikabel beslutningstaking hos ungdommer: en forundersøkelse. Dev Psychobiol. 2012 mai; 54 (4): 433-40.
8Chein, J. et al. Kammerater øker risikoen for ungdom ved å øke aktiviteten i hjernens belønningskrets. Utviklingsvitenskap 14 (2011): F1-F10.
9Geier CF. et al. Forfall i belønningsprosessering og dens innflytelse på hemmende kontroll i ungdomsårene. Cereb Cortex. 2010 Jul; 20 (7): 1613-29.
10Baird, AA, Silver, SH (2011) The Teen Species: Hvorfor kjønn betyr. (i press) Mercer Law Review Lead Articles Edition, 62 (3): http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CDgQFjAE&url=http%3A%2F%2Ffaculty.vassar.edu%2Fabbaird%2Fabout%2Fpublications%2Fpdfs%2FBaird_Mercer_easyread.doc&ei=tF9PUKCRK-P00gG644C4Cg&usg=AFQjCNGQQ0iZwmioUfI3C6tC-TovQvGAhQ
11Baird AA, et al., "Hva tenkte du?" En neural signatur assosiert med resonnement i ungdomsårene. Plakatpresentasjon: 12th årlig Cognitive Neuroscience Society møte 2005: http://faculty.vassar.edu/abbaird//research/presentations/pdfs/CNS_05_ab.pdf
;