Dtsch Arztebl Int. Czerwiec 2013; 110 (25): 425 – 431.
Abstrakcyjny
Tło
Dorastanie to faza życia od późnego dzieciństwa do dorosłości. Zazwyczaj młodzież szuka rozrywki, nowych doświadczeń i silnych emocji, niekiedy narażając swoje zdrowie na poważne ryzyko. Na przykład w Niemczech 62% wszystkich zgonów wśród osób w wieku od 15 do 20 jest spowodowanych urazami pourazowymi. Zaproponowano wyjaśnienia neuronaukowe dla typowych zachowań nastolatków; mając na uwadze te wyjaśnienia, można znaleźć odpowiednie sposoby postępowania z nastolatkami.
Metoda wykonania
Selektywnie przeglądamy istotne artykuły pobrane z bazy danych PubMed na temat strukturalnego i funkcjonalnego rozwoju mózgu w okresie dojrzewania.
Efekt
Nowe odkrycia w psychologii rozwojowej i neuronauce ujawniają, że fundamentalna reorganizacja mózgu zachodzi w okresie dojrzewania. W poporodowym rozwoju mózgu maksymalną gęstość istoty szarej osiąga się najpierw w pierwotnej korze czuciowo-ruchowej, a kora przedczołowa dojrzewa na końcu. Podkorowe obszary mózgu, zwłaszcza układ limbiczny i układ nagrody, rozwijają się wcześniej, tak że w okresie dojrzewania występuje nierównowaga między bardziej dojrzałymi obszarami podkorowymi i mniej dojrzałymi obszarami przedczołowymi. Może to uwzględniać typowe wzorce zachowań nastolatków, w tym podejmowanie ryzyka.
Wnioski
Wysoka plastyczność mózgu dorastającego pozwala wpływom środowiska wywierać szczególnie silny wpływ na obwody korowe. Chociaż umożliwia to rozwój intelektualny i emocjonalny, otwiera także drzwi do potencjalnie szkodliwych wpływów.
Dorastanie to faza życia od późnego dzieciństwa do dorosłości. Jest to czas nie tylko fizycznego dojrzewania, ale także rozwoju umysłowego i emocjonalnego w niezależnego, odpowiedzialnego dorosłego. Główne zadania rozwojowe okresu dojrzewania obejmują nawiązywanie i pielęgnowanie bliskich relacji oraz rozwój tożsamości, perspektyw na przyszłość, niezależności, pewności siebie, samokontroli i umiejętności społecznych (1).
Zwiększone ryzyko podejmowania ryzyka
Wielu nastolatków i młodych dorosłych jest skłonnych do podejmowania ryzyka i cieszenia się ekstremalnymi emocjami (2, 3). Odzwierciedlają to statystyki pokazujące, że ryzykowne zachowanie w okresie dojrzewania wiąże się z podwyższonym ryzykiem dla zdrowia (4). Na przykład w Niemczech 62% wszystkich zgonów wśród osób w wieku od 15 do 20 jest spowodowanych urazami pourazowymi. Najczęstszymi przyczynami śmierci są wypadki samochodowe, inne wypadki, przemoc i samookaleczenia (5). Wysoka śmiertelność wynika z prowadzenia pojazdu pod wpływem alkoholu, prowadzenia pojazdu bez pasów bezpieczeństwa, noszenia broni, nadużywania substancji i niezabezpieczonego stosunku płciowego (4).
Dla porównania chłopcy i dziewczęta
Jak widać w Stół, chłopcy i dziewczęta podejmują ryzykowne zachowania na podobnych częstotliwościach. Na przykład w ostatnich latach rozpowszechnienie palenia wśród chłopców i dziewcząt stało się prawie równe, chociaż pozostają pewne różnice jakościowe: chłopcy palą więcej papierosów, a także częściej palą „twardsze” wyroby tytoniowe, takie jak cygara, czarny tytoń i niefiltrowane papierosy. Chłopcy i dziewczęta piją także różne napoje alkoholowe: chłopcy piją piwo i alkohol, a dziewczęta piją wino, wino musujące itp. Chłopcy piją alkohol częściej i w większych ilościach. Ponadto spożywają nielegalne narkotyki częściej niż dziewczęta. Chłopcy są bardziej podatni na wypadki i podejmują większe ryzyko podczas jazdy. Z drugiej strony dziewczęta częściej angażują się w zachowania zagrażające zdrowiu w zakresie żywienia (np. Diety, zaburzeń odżywiania).
Metoda wykonania
Ten przegląd dotyczy nowych neurobiologicznych spostrzeżeń na temat typowego zachowania nastolatków i ich implikacji dla najlepszych sposobów radzenia sobie z nastolatkami. Przebadaliśmy te kwestie, dokonując selektywnego wyszukiwania odpowiednich publikacji w niemieckich katalogach bibliotecznych, w bazie danych PubMed, stosując wyszukiwane hasła „okres dojrzewania / dojrzewania”, „mózg / nerwowy” i „rozwój”. Szczególną uwagę zwrócono na badania neuroobrazowania u ludzi.
Tło
Jeszcze kilka lat temu w psychologii rozwojowej i neuronauce było ogólne założenie, że główne zmiany w architekturze i funkcjonowaniu mózgu były ograniczone do okresu prenatalnego i pierwszych pięciu lub sześciu lat życia. (Aby uzyskać przegląd historyczny, zobacz [6].) Jednak w międzyczasie nowe odkrycia naukowe wymusiły zmianę tego założenia.
Wielkoskalowe badania podłużne wykazały, że podstawowa reorganizacja mózgu zachodzi w okresie dojrzewania (7). Wiele synaps jest wyeliminowanych (8), przy jednoczesnym wzroście istoty białej (9, 10), a także zmiany w systemach neuroprzekaźników (11, e1, e2). Tak więc anatomiczne i fizjologiczne procesy dojrzewania zachodzące w okresie dojrzewania są znacznie bardziej dynamiczne niż pierwotnie sądzono. Można stwierdzić, że reorganizacja obwodów korowych zachodzi w okresie dojrzewania i znajduje odzwierciedlenie w zmianach w funkcjonowaniu poznawczym i wpływa na regulację, które są typowe dla tego okresu życia (12).
Co ciekawe, ten wzorzec rozwoju ludzkiego mózgu różni się od wzorca naczelnych. Chociaż na przykład małpy rezus i szympansy (podobnie jak ludzie) rodzą się z niedojrzałymi mózgami, wszystkie obszary mózgu mózgu u makaków dojrzewają w tym samym tempie (13). U ludzi badania autopsji wykazały, że synaptogeneza osiąga maksimum w kory wzrokowej i słuchowej kilka miesięcy po urodzeniu, podczas gdy synapsy powstają znacznie wolniej w korze przedczołowej. Tak więc w trakcie ewolucji człowieka nastąpiło przejście od synchronicznego do heterochronicznego wzorca rozwoju korowego (8). Ten przedłużający się proces rozwojowy przypuszczalnie ułatwia rozwój umiejętności szczególnie ludzkich, zwłaszcza nabytych przez osadzenie w silnie stymulującym środowisku społeczno-kulturowym, np. Poprzez szkołę, muzykę, komunikację werbalną i interakcje społeczne (14) (Rysunek 1).
Obecne rozumienie rozwoju mózgu w okresie dojrzewania
Struktura mózgu
Mózg jest w pełni wyhodowany stosunkowo wkrótce po urodzeniu, w tym sensie, że kora mózgowa wkrótce osiąga maksymalną objętość. Niemniej jednak ważne procesy dojrzewania strukturalnego nadal występują w okresie dojrzewania, jak wykazały badania obrazowania strukturalnego (15, e3- e5). W mózgu, istota szara dojrzewa od tyłu do przodu, że tak powiem: maksymalna gęstość istoty szarej jest osiągana najpierw w pierwotnej korze czuciowo-ruchowej, a następnie w wyższych obszarach asocjacji, takich jak grzbietowo-boczna kora przedczołowa, dolny zakręt ciemieniowy i wyższy zakręt skroniowy. Oznacza to, że w szczególności obszary mózgu, takie jak kora przedczołowa - która zachowuje wyższe funkcje poznawcze, takie jak kontrola behawioralna, planowanie i ocena ryzyka decyzji - dojrzewają później niż obszary korowe związane z zadaniami sensorycznymi i ruchowymi (16) (Rysunek 2).
Wyniki autopsji sugerują, że te zmiany istoty szarej są spowodowane przycinaniem synaptycznym (17). Wiele synaps powstaje w dzieciństwie, które później usuwa się w okresie dojrzewania. Odbywa się to w sposób zależny od doświadczenia, tj. Synapsy, które przetrwają, są częściej „w użyciu”. Istnieją również inne mechanizmy komórkowe, które mogą tłumaczyć zmiany istoty szarej w tej fazie życia, np. Redukcja pod względem liczby komórek glejowych i wzrostu mielinizacji (18).
W miarę zmniejszania się objętości istoty szarej zwiększa się objętość istoty białej. Istota biała składa się z mielinowanych aksonów, które szybko przewodzą informacje neuronowe. Objętość istoty białej stale rośnie od dzieciństwa do wczesnej dorosłości (19). Zakłada się, że to rozszerzenie wynika w dużej mierze z postępującej mielinizacji aksonów przez oligodendrocyty (10). Mielinizacja ma tendencję do przechodzenia od gorszych do wyższych obszarów mózgu oraz od tylnej do przedniej.
Funkcja mózgu
Opisane powyżej procesy reorganizacji anatomicznej mózgu nastolatka są związane z głębokimi zmianami emocjonalnymi i poznawczymi. W szczególności następuje stopniowy rozwój funkcji wykonawczych, tj. Procesów poznawczych, które kontrolują myśl i zachowanie, a tym samym umożliwiają osobie elastyczne dostosowanie się do nowych, złożonych zadań sytuacyjnych (20). W okresie dojrzewania, w tym samym czasie, gdy rozwijają się te podstawowe umiejętności poznawcze, następują także zmiany w zdolnościach afektywnych społecznych, takich jak rozpoznawanie twarzy, tak zwana teoria umysłu (tj. Zdolność do postawienia się mentalnie w miejscu drugiego człowieka), i empatia (21).
Na poziomie neuronowym badania obrazowania funkcjonalnego rozwoju mózgu wykazały, że dzieci i młodzież często mają szerszy, mniej ogniskowy wzorzec aktywacji niż dorośli, i że skuteczna rekrutacja zasobów neuronowych rośnie z wiekiem, tak że aktywność neuronów zmniejsza się w obszarach mózgu innych niż te, które są istotne dla danego zadania (22). Nie jest jeszcze jasne, w jakim stopniu ten wzór rozwoju neuronów jest spowodowany wpływami zależnymi od doświadczenia lub biologicznie zdeterminowanymi. Badania obrazowe wykazały również, że nastolatki mają zwiększoną aktywność w obszarach limbicznych w sytuacjach emocjonalnych: na przykład Galvan i in. (23) stwierdzono, że oczekiwanie na nagrodę wiąże się z bardziej wyraźną aktywacją w jądrze półleżącym u młodzieży niż u dzieci i dorosłych. Co ciekawe, badacze ci odkryli również dodatnią korelację między aktywacją w jądrze półleżącym a indywidualną skłonnością młodzieży do podejmowania ryzyka (24).
Ponadto zarówno badania obrazowania strukturalnego, jak i czynnościowego wykazały, że kora przedczołowa silniej wiąże się ze strukturami czuciowymi i podkorowymi w okresie dojrzewania (25, 26, e6). To implikuje większy wpływ czołowych obszarów mózgu na procesy poznawcze i afektywne. Rozwój poznawczych i afektywnych obwodów neuronalnych nie powinien być uważany za jedyną determinantę strukturalnego dojrzewania neurobiologicznego; wydaje się raczej, że istnieje silna interakcja czynników genetycznych z wymogami środowiskowymi. Na przykład wpływ na regulację i podległe jej struktury mózgu wpływają na interakcję rodzic-dziecko (27).
Dalsze ustalenia wskazujące, że w okresie dojrzewania zachodzi głęboka reorganizacja obwodów neuronowych, pochodzą z badań elektrofizjologicznych, w tym badań elektroencefalograficznych (EEG) zmian w wysokich częstotliwościach i synchronicznych falach mózgowych (28). Rozwój mózgu w okresie dojrzewania jest związany ze spadkiem aktywności oscylacyjnej w spoczynku w pasmach delta (0 – 3 Hz) i theta (4 – 7 Hz) oraz wzrostem pasm alfa (8 – 12 Hz) i beta (13 –30 Hz). W przypadku oscylacji zależnych od zadania zwiększa się precyzja synchronizacji aktywności oscylacyjnej w pasmach theta, alfa i beta. Późny rozwój oscylacji synchronicznych w okresie dojrzewania jest ściśle związany z procesami dojrzewania strukturalnego (anatomicznego), a także z fundamentalnymi zmianami w układach neuroprzekaźników, które były intensywnie badane w ciągu ostatnich kilku lat.
Neurobiologiczny model objaśniający typowe zachowania nastolatków
Jeden z bardziej wpływowych modeli neurobiologicznych wyjaśniających typowe zachowania nastolatków został opracowany przez grupę Casey w Nowym Jorku (29, e7) (Rysunek 3).
Główna przesłanka tego modelu, oparta na odkryciach neuroanatomicznych i danych z badań obrazowania funkcjonalnego (23, 24, 30, 31) jest to, że okres dojrzewania jest okresem nierównowagi nerwowej spowodowanej stosunkowo wczesnym dojrzewaniem podkorowych obszarów mózgu i stosunkowo opóźnionym dojrzewaniem obszarów przedczołowych (Rysunek 3), w wyniku czego w sytuacjach emocjonalnych bardziej dojrzałe układy limbiczne i nagrody zyskują przewagę, że tak powiem, nad wciąż stosunkowo niedojrzałym systemem kontroli przedczołowej. Nie należy tego sugerować, że młodzież z natury nie jest w stanie podejmować racjonalnych decyzji. Przeciwnie, w sytuacjach szczególnie obciążonych emocjonalnie (np. W obecności innych nastolatków lub gdy istnieje perspektywa nagrody), rośnie prawdopodobieństwo, że nagrody i emocje wpłyną na zachowanie silniej niż racjonalne procesy decyzyjne (23, 24, 32). Ten model został przetestowany w serii badań eksperymentalnych (Pudełko).
Pudełko
Wpływ rówieśników na ryzykowne zachowania
Badacze rekrutowali osoby w trzech grupach wiekowych (od 13 do 16 lat, od 18 do 22 lat i powyżej lat 24) w celu zbadania, czy wpływ współczesnych (rówieśników) na ryzykowne decyzje zależał od wieku probantów. Uczestnicy zostali umieszczeni w rodzaju symulatora jazdy, w którym musieli jechać tak daleko, jak to możliwe, aż światła zmieniły kolor na czerwony
i pojawiła się ściana. Jeśli samochód nie został szybko zatrzymany, uderzył w ścianę, a kierowca stracił punkty. Uczestnicy byli albo sami albo w grupach po trzy osoby w symulatorze. Okazało się, że osoby w wieku od 13 do 16 częściej podejmują ryzykowne decyzje niż uczestnicy z innych grup wiekowych, ale tylko w obecności swoich rówieśników. Zachowania podczas jazdy dorosłych były niezależne od obecności lub nieobecności rówieśników33).
Stwierdzono na przykład, że nastolatki potrafią ocenić ryzyko niektórych zachowań tak dobrze, jak dorośli, gdy są o nie pytani w kwestionariuszu. Z drugiej strony, ważne z ekologicznego punktu widzenia testy behawioralne wyraźnie pokazują, że nastolatki podejmują bardziej ryzykowne decyzje w grupach, niż gdy są sami (33). Przyczyną jest przypuszczalnie, że w tym wieku korzyść z ryzykownych zachowań - społeczna aprobata rówieśników - jest oceniana znacznie wyżej niż samo ryzyko. Może to być związane z nieliniowym wzorem dojrzewania obszarów mózgu przedczołowego i limbicznego. Zgodnie z tym modelem badania programów profilaktycznych wykazały, że programy oparte na przekazywaniu wiedzy o zagrożeniach są mniej skuteczne niż programy koncentrujące się na indywidualnych korzyściach oraz na szkoleniu kompetencji społecznych i odporności (34).
Intrygujące jest pytanie, jaką ewentualną korzyść funkcjonalną może przynieść osobie z chwilowego braku równowagi między korowymi a podkorowymi strukturami mózgu. Z perspektywy ewolucji dorastanie jest okresem rozwojowym, w którym młody człowiek zyskuje niezależność. Proces ten nie jest unikalny dla gatunku ludzkiego; wzmożone poszukiwanie nowości i zwiększone interakcje społeczne z innymi osobami w tym samym wieku można również zaobserwować u wielu innych gatunków (35). Ryzykowne zachowania wśród nastolatków można postrzegać jako produkt biologicznej dysekwilencji między poszukiwaniem rozrywki i nowych doświadczeń („poszukiwania wrażeń”) z jednej strony, a jeszcze niedojrzałymi zdolnościami samoregulacji z drugiej strony (2); jego celem może być umożliwienie młodzieży oderwania się od rodzinnej strefy bezpieczeństwa, aby na przykład mogli znaleźć partnera spoza podstawowej rodziny. Niedojrzałość kory przedczołowej wydaje się sprzyjać niektórym rodzajom uczenia się i elastyczności (1).
W rzeczywistości w ciągu życia jednostki istnieje prawdopodobnie wiele okien rozwojowych, w których mózg jest szczególnie dobrze przygotowany do pewnych rodzajów doświadczeń uczenia się. Z perspektywy ewolucyjnej styl poznawczy typowy dla okresu dojrzewania, który jest szczególnie wrażliwy na bodźce społeczno-afektywne i elastyczny w ustalaniu priorytetów celu, może być optymalnie dostosowany do zadań rozwoju społecznego stojących przed nastolatkiem. Oznacza to również, że dorosłego mózgu nie można uznać za optymalny system funkcjonalny w absolutnym sensie i że dorastania nie należy uważać za stan niewydolności mózgu.
Wpływ hormonów dojrzewania na rozwój mózgu u młodzieży
Dojrzewanie układu rozrodczego w okresie dojrzewania wiąże się ze wzrostem stężenia gonadalnych hormonów steroidowych. Mózg ma dużą gęstość receptorów steroidowych, a zatem prawdopodobne jest, że hormony płciowe wywierają wpływ na sieci neuronowe w okresie dojrzewania. Sisk and Foster (36, e8) zaproponowali, że druga fala restrukturyzacji mózgowej ma miejsce w okresie dojrzewania, w oparciu o wcześniejszą, okołoporodową fazę różnicowania płciowego. Zgodnie z tym modelem hormony dojrzewania wpływają na dalszą strukturę mózgu dorastającego, co prowadzi do trwałej reorganizacji mózgu, powodując uczulenie sieci neuronowych na aktywację efektów hormonalnych. Rosnące stężenie hormonów dojrzewania płciowego ma różny wpływ na rozwijającą się oś podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA) u chłopców i dziewcząt: Wzrost androgenów u chłopców najwyraźniej hamuje wydzielanie podwzgórza hormonu uwalniającego kortykotropinę (CRH), podczas gdy estrogeny u dziewcząt regulować oś HPA w górę. Estrogeny mogą zwiększać podatność dziewcząt na stres, podczas gdy androgeny sprawiają, że chłopcy są bardziej odporni na stres (37).
Przegląd
Do tej pory badania nad wczesnym dzieciństwem cieszyły się największym zainteresowaniem społeczności naukowej i mediów. Ostatnie odkrycia pokazują jednak, że ciągłe zmiany psychologiczne i biologiczne okresu dojrzewania wywierają silny wpływ na strukturę i funkcję mózgu. Mózg nastolatka przechodzi nową fazę plastyczności, w której czynniki środowiskowe mogą mieć znaczący, trwały wpływ na obwody korowe. Otwiera to nowe możliwości edukacji. Na przykład z tego samego powodu, że emocje tak łatwo wpływają na nastolatków, mogą czerpać korzyści z doświadczeń uczenia się odbywających się w pozytywnym kontekście emocjonalnym, które są celowo zaprojektowane w celu trenowania regulacji emocjonalnej. Biorąc pod uwagę, że ryzykowne zachowanie w okresie dojrzewania ma podłoże neurobiologiczne, próby tłumienia takich zachowań wydają się całkowicie nieudane. Bardziej uzasadnione byłoby umożliwienie nastolatkom przeżywania emocji w bezpiecznym środowisku oraz zwiększenie korzyści społecznych związanych z zachowaniami nie ryzykownymi poprzez przepisy regulacyjne (np. Zakaz niektórych rodzajów reklamy) i zapewnienie modeli pozytywnych emocjonalnie. Na przykład nastoletnia główna postać w telewizyjnej telenoweli może zdecydować się zrezygnować z trudnego do picia konkursu organizowanego przez przyjaciół.
Co więcej, przedłużający się okres plastyczności nerwowej w okresie dojrzewania sprawia, że nastolatki są bardziej podatne na szkodliwe wpływy środowiska, np. Narkotyki. Wyniki eksperymentów na zwierzętach i badań na ludziach sugerują na przykład, że stosowanie konopi indyjskich w okresie dojrzewania może powodować trwałe zmiany poznawcze i zmiany strukturalne w mózgu, które są bardziej rozległe niż obserwowane u dorosłych użytkowników konopi indyjskich (38).
Przyszłe badania nad rozwojem mózgu powinny zatem dotyczyć ważnej kwestii wpływu środowiska na funkcjonowanie i organizację mózgu.
Do tej pory neuronauka kognitywna nie analizowała odpowiednio wpływu kontekstu społecznego i kulturowego na procesy poznawcze i afektywne oraz ich rozwój. Zatem nasze obecne rozumienie, że dorastanie jest decydującą fazą w dojrzewaniu mózgu i że procesy dojrzewania mózgu mogą być skuteczne aż do dwudziestego roku życia, a nawet więcej, ma również ważne implikacje dla polityki edukacyjnej i społecznej. Wszelkie decyzje mające wpływ na rozwój dzieci i młodzieży powinny uwzględniać fakty neurobiologiczne. Do głównych aktualnych problemów tego typu należy zalegalizowanie konsumpcji konopi indyjskich i stosowanie prawa przestępczości nieletnich w okresie dojrzewania.
Kluczowe wiadomości
- W okresie dojrzewania następuje fundamentalna reorganizacja mózgu, która trwa do początku trzeciej dekady życia.
- Rozwój mózgu u młodzieży charakteryzuje się brakiem równowagi między układami limbicznymi i nagradzającymi, które dojrzewają wcześniej, a jeszcze nie w pełni dojrzałym układem kontroli przedczołowej. Ta nierównowaga może być neuronalnym podłożem typowego emocjonalnie reaktywnego stylu dojrzewania i może promować ryzykowne zachowania.
- Typowe zachowanie nastolatków stanowi podstawę rozwoju autonomii wśród nastolatków i sprzyja ich emancypacji z rodziny podstawowej.
- Hormony dojrzewania wpływają na dalszą specyficzną dla płci restrukturyzację mózgu dorastającego.
- Reorganizacja dorastającego mózgu czyni go szczególnie podatnym na wpływy środowiska, zarówno pozytywne, jak i negatywne.
Przypisy
Oświadczenie o konflikcie interesów
Prof. Konrad otrzymał honorowe wykłady od firm Medice, Lilly i Novartis oraz wsparcie badań (poza finansowaniem) od Vifor Pharma Ltd.
Inni autorzy twierdzą, że nie istnieje konflikt interesów.
;