16 Tom, Grudzień 2015, Pages 192 – 193
Rozwojowa neuronauka poznawcza
Używanie substancji i mózg młodzieży: wpływ na rozwój, interwencje i wyniki podłużne
Okres dojrzewania jest od dawna uznawany za czas dramatycznych zmian w ciele i zachowaniu. Niedawno jest również uznawany za czas dramatycznych zmian w mózgu. Postępy w technologiach neuroobrazowania sprawiły, że wiedza na temat anatomii i fizjologii rozwijającego się mózgu stała się coraz bardziej dostępna.
Kilka inicjatyw na dużą skalę wykorzystujących rezonans magnetyczny (MRI) do scharakteryzowania dojrzewania mózgu u osób zdrowych i chorych, często zintegrowanych z genetyką i stopniowo zaawansowanymi środkami behawioralnymi i środowiskowymi, zaczyna dostarczać wgląd w to, dlaczego okres dojrzewania jest czasem zarówno szansy, jak i podatności na zagrożenia. .
W okresie dojrzewania mózg nie dojrzewa, ponieważ staje się coraz większy. Dojrzewa, stając się bardziej połączonymi i bardziej wyspecjalizowanymi.
Wzrastające wzajemne powiązania lub komunikacja pomiędzy odmiennymi regionami mózgu, zawierającymi misternie osadzoną hierarchię obwodów neuronowych, wykazuje się na wielu modalnościach i poziomach badań. Badania nad długotrwałym nasileniem wskazują na powstawanie silniejszych połączeń synaptycznych w okresie dojrzewania. Większą spójność aktywności elektrycznej (stopień, w jakim aktywność w jednym obszarze można przewidzieć na podstawie aktywności w innym), pokazano w badaniach wykorzystujących EEG. Podobnie, badania fMRI oceniające utlenowanie krwi również wykazują ogólną tendencję do większej koaktywacji między odrębnymi przestrzennie regionami. W strukturalnych badaniach MRI stwierdza się wzrost objętości istoty białej w okresie dojrzewania, odzwierciedlający mielinizację i jednoczesny wzrost prędkości komunikacji nerwowej.
Charakterystyka wzajemnych połączeń struktur mózgowych ogromnie skorzystała z zastosowania teorii grafów, gałęzi matematyki, która służy do ilościowego określenia zależności między „węzłami” i „krawędziami”. Węzły mogą być dowolnymi obiektami lub mierzalnymi jednostkami, od kwarków do galaktyk . Przykładami węzłów mózgowych może być neuron, struktura taka jak hipokamp lub region taki jak kora przedczołowa. Krawędzie mogą być dowolnymi połączeniami między węzłami, z połączenia fizycznego, takiego jak synapsa między neuronami, lub korelacji statystycznej, na przykład gdy dwie części mózgu są aktywowane podobnie w spoczynku lub podczas danego zadania poznawczego. Teoria wykresów pomaga nam określić ilościowo związek między dojrzewaniem różnych obwodów nerwowych i to, w jaki sposób różnice w czasie dojrzewania mogą odnosić się do zmienności w zachowaniu i poznaniu.
Na przykład zmienia się równowaga między wcześniej dojrzewającymi regionami limbicznymi, które ulegają dramatycznym zmianom w okresie dojrzewania, a później dojrzewającym regionom przedczołowym, które nadal ulegają istotnym zmianom aż do trzeciej dekady, co stanowi podstawę wielu obserwowanych zjawisk dorastania (Somerville i in., 2010).
Rosnąca specjalizacja mózgu dorastającego jest pośrednio wyrażana jako zmniejszenie objętości istoty szarej w drugiej dekadzie, chociaż wiele pozostaje do zrobienia, aby zrozumieć procesy molekularne i mikroskopowe leżące u podstaw obserwacji. Wzrost mielinizacji, która może odwrócić oznaczenie woksela MRI na wewnętrznej granicy kory od szarej do białej, stanowi pewną "redukcję" objętości szarej masy, ale zbieżne dowody z badań pośmiertnych i specyficznych regionalnie niedopasowań między trajektorie rozwojowe objętości materii szarości i istoty białej sugerują, że przyczyniają się do tego również inne procesy. Nie wiadomo, w jakim stopniu "przycinanie" synaps przyczynia się do redukcji objętości istoty szarej. Jest to ważne pytanie, które należy rozwiązać, aby rzucić światło na uproszczone wyobrażenie, że specjalizacja jest ograniczona przez zjawisko mniejszej liczby połączeń, ale szybszych i bardziej stabilnych. Zrozumienie mechanizmów ma zasadnicze znaczenie dla kierowania interwencjami i precyzowania hipotez dla przyszłych badań.
Być może najbardziej uderzającą zmianą w rozwoju mózgu nastolatków jest sam stopień zmiany. Kluczową cechą rozwoju mózgu nastolatków jest plastyczność, zdolność mózgu do zmiany w odpowiedzi na potrzeby środowiska. Jakiś stopień plastyczności utrzymuje się przez całe życie, ale generalnie istnieje gradient rozwojowy o malejącej plastyczności, ponieważ mielina uwalnia białka, takie jak Nogo-A, MAG i OMgp, które hamują kiełkowanie aksonów i tworzenie nowych synaps (Pola, 2008). Jednak ludzie mają wyjątkowo długi okres wysokiej plastyczności, dzięki czemu możemy wyjątkowo łatwo dostosować się do szerokiej gamy warunków. Przedłużona plastyczność może być związana z przedłużającą się zależnością od opiekunów, tak jak w przypadku różnych gatunków. Dłuższy okres zależności związany jest z bardziej złożonymi zachowaniami społecznymi i zabezpieczającymi żywność. Poprzez "utrzymywanie otwartych opcji" w zakresie specjalizacji mózgu, ludzie mogą ocenić wymagania swojego środowiska i rozwinąć umiejętności przetrwania. Ludzie mogą się rozwijać wszędzie od zimnych północnych i południowych biegunów po balsamiczne wyspy na równiku. Przystosowaliśmy się również do zmian kulturowych. Dziesięć tysięcy lat temu, przez krótki czas w kategoriach ewolucyjnych, większość czasu poświęcaliśmy zabezpieczaniu żywności i schronienia. Obecnie większość ludzi może zabezpieczyć schronienie i kalorie przy znacznie mniejszym nakładzie czasu i wysiłku, które dzięki epigenetycznym lub innym czynnikom mogą być związane z wcześniejszym dojrzewaniem i większymi rozmiarami. Zamiast zabezpieczać jedzenie, wielu z nas spędza obecnie większość czasu na interakcji ze słowami lub symbolami. Jest to znaczna adaptacja, biorąc pod uwagę, że czytanie ma tylko 5000 lat i nie istniało przez większą część historii ludzkości.
Dalsze wsparcie dla przewagi przedłużonej plastyczności wynika z obserwacji, że ostatni wzrost wielkości mózgu około 500,000 lat temu koreluje nie z ostrością klimatu, ale ze stopniem zmiany klimatu. Jest to w przeciwieństwie do neandertalczyków, naszych bliskich krewnych genetycznych. Współczynniki dojrzałości można oszacować na podstawie skamieniałych zębów w podobny sposób, w jaki można wykorzystać pierścienie drzewiaste do rozróżnienia tempa wzrostu drzew. Dowody ze skamieniałych zębów neandertalczyka wskazują, że miały znacznie szybsze dojrzewanie (Ramirez Rozzi i Bermudez De Castro, 2004). Chociaż mózgi były około 10% większe i były w stanie przetrwać w trudnych warunkach, ich użycie narzędzi nie zmieniło się w ciągu 100,000 lat. Brakowało im plastyczności i zdolności adaptacyjnych ludzi.
Młodzieżowa plastyczność mózgu dobrze służy naszemu gatunkowi, jednak ma swoją cenę. Tworzy luki w zabezpieczeniach i możliwości. Ponad połowa wszystkich chorób psychicznych pojawia się w okresie dojrzewania. Jedna na pięć nastolatków cierpi na chorobę psychiczną, która utrzyma się w wieku dorosłym. Jest to szczytowy czas pojawienia się zaburzeń lękowych, zaburzeń afektywnych dwubiegunowych, depresji, zaburzeń odżywiania i psychozy. Jest to również najczęstszy czas wystąpienia nadużywania substancji.
W tej Specjalnej Edycji Rozwojowej Neurobiologii Kognitywnej czołowi eksperci z raportu terenowego na temat badań neurobiologii nadużywania substancji przez młodzież. Spójne tematy to relacje między początkiem, ilością i rodzajem zastosowania, skorelowane ze zmianami w nagrodzie mózgu, kontroli impulsów i obwodach podejmowania decyzji. Chociaż badania reprezentują najlepsze dotychczasowe wysiłki, pozostają poważne wyzwania, aby dostrzec specyfikę efektów, dynamikę przyczynowo-skutkową i mechanizmy.
W miarę wyjaśniania ścieżki, mechanizmów i wpływów rozwoju mózgu nastolatków coraz więcej zasobów i badaczy jest wciąganych w tę dziedzinę. Dorastanie jest coraz częściej rozpoznawane jako odrębny etap rozwojowy z wyraźną biologią, a nie tylko jako etap pośredni między dzieciństwem a dorosłością. To specjalne wydanie zawiera przełomowe odkrycia wielu wybitnych naukowców badających interfejs między neurobiologią młodzieży a uzależnieniem.
Okres dojrzewania to szczytowy czas wystąpienia większości chorób psychicznych, okres, w którym podejmowane są kilka ważnych życiowych wyborów, mających konsekwencje na całe życie, oraz czas, w którym plastyczność mózgu może zwiększyć skuteczność interwencji. Jednak do niedawna finansowanie badań młodzieży stanowiło niewielką część budżetu. Zmieniło się to wraz z badaniem Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD) - ogólnokrajową inicjatywą długoterminową, która oceni krótko- i długoterminowy wpływ używania substancji na rozwój mózgu. W ramach projektu zatrudnionych zostanie 10,000 10 młodych ludzi, zanim zaczną używać alkoholu, marihuany, tytoniu i innych narkotyków, a następnie będzie ich towarzyszyć przez XNUMX lat do wczesnej dorosłości. Projekt ABCD stanowi fantastyczną platformę dla młodych lub uznanych badaczy do rozwijania zainteresowań neurobiologią nastolatków i może służyć jako katalizator, który przyniesie tak potrzebne wsparcie i talent w tej dziedzinie.
Referencje
-
- Pola, 2008
- Pola RD
- Istota biała w uczeniu się, poznaniu i zaburzeniach psychicznych
- Trendy Neurosci., 31 (7) (2008), str. 361
- Artykuł
|
|
|
-
- Ramirez Rozzi i Bermudez De Castro, 2004
- FV Ramirez Rozzi, JM Bermudez De Castro
- Zaskakująco szybki wzrost neandertalczyków
- Nature, 428 (kwiecień (6986)) (2004), str. 936 – 939
- Zobacz rekord w Scopus
|
|
-
- Somerville i in., 2010
- LH Somerville, RM Jones, BJ Casey
- Czas zmiany: behawioralne i neuronalne korelaty wrażliwości nastolatków na apetytywne i awersyjne sygnały środowiskowe
- Brain Cogn., 72 (2010), str. 124 – 133 http://dx.doi.org/10.1016/j.bandc.2009.07.003
- Artykuł
|
|
|
Copyright © 2015 Opublikowane przez Elsevier Ltd.
;
