Adolescência como um período sensível de desenvolvimento do cérebro (2015)

Estágio de Publicação: Na Imprensa Prova Corrigida

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.tics.2015.07.008

Definindo Plasticidade e Períodos Sensíveis

Nos 1960s, Wiesel e Hubel investigaram o efeito da privação monocular para 1-4 meses após a abertura dos olhos. Neurônios no córtex visual correspondente subseqüentemente perderam a capacidade de resposta a estímulos direcionados para o olho previamente privado e começaram a responder preferencialmente ao olho não-privado [1, 2]. A privação monocular nos primeiros meses de vida 3 também foi associada à atrofia nas células do tálamo, recebendo entrada do olho privado. A recuperação desta atrofia foi muito limitada, mesmo após anos 5 de exposição à luz. Em contraste, a privação monocular após os meses 3 de idade praticamente não produziu efeitos fisiológicos, morfológicos ou comportamentais [3, 4]. Os achados desses estudos foram tomados como evidência de que os primeiros meses de vida formam um período sensível para o desenvolvimento perceptivo, durante o qual a plasticidade neuronal é aumentada [5].

A plasticidade descreve a capacidade do sistema nervoso de adaptar sua estrutura e função em resposta às demandas ambientais, experiências e mudanças fisiológicas [6]. O cérebro humano retém um nível básico de plasticidade ao longo da vida - isso é conhecido como plasticidade dependente da experiência, e é subjacente a todo aprendizado [7]. A plasticidade durante períodos sensíveis, pelo contrário, é expectativa de experiência - um organismo "espera" ser exposto a um estímulo particular durante este tempo [7].

Períodos sensíveis foram originalmente referidos como "períodos críticos". Este termo é usado com menos frequência agora, porque desde então ficou claro que alguma recuperação de função pode ser possível mesmo fora da janela de tempo de maior sensibilidade. No caso do desenvolvimento visual, pesquisas posteriores sobre a privação monocular em filhotes mostraram que os animais podem ser treinados para usar o olho inicialmente privado após sua descoberta, e isso pode trazer um certo nível de recuperação [8].

Estudos sobre períodos sensíveis do sistema visual em humanos têm se baseado em instâncias naturais de privação visual em indivíduos nascidos com catarata, que ocluem o cristalino do olho. A visão pode ser recuperada após os procedimentos de reversão da catarata. Estudos de reversão de catarata indicam diferenças entre períodos sensíveis para desenvolvimento visual normal, períodos de sensibilidade à privação e períodos de recuperação da privação.9]. Para a acuidade visual, por exemplo, o período de desenvolvimento típico orientado visualmente se estende ao longo dos primeiros anos de vida 7, mas os indivíduos permanecem sensíveis à privação de até 10 anos de idade e alguma recuperação de função pode ser possível ao longo da vida10].

O desenvolvimento da linguagem, também, geralmente mostra maior plasticidade na infância [11, 12], embora não haja um único período sensível para o idioma. Habilidades lingüísticas diferentes são adquiridas por sistemas neurais parcialmente separáveis, e estes podem diferir em sua resposta à privação e períodos de plasticidade elevada [13]. A surdez congênita, por exemplo, está associada ao processamento alterado da informação gramatical, enquanto o processamento semântico parece ser insensível à privação auditiva.14]. Isso destaca a especificidade de períodos sensíveis.

O trabalho sobre os mecanismos moleculares subjacentes aos primeiros períodos sensíveis mostrou que o equilíbrio da neurotransmissão excitatória e inibitória é um gatilho de plasticidade elevada e que os "freios" moleculares geralmente limitam a plasticidade no final dos períodos sensíveis [15]. O tempo de início e deslocamento de períodos sensíveis é maleável. Estudos com macacos demonstraram que o período sensível à face no início da vida pode ser estendido em 2 ou mais anos se macacos bebês não forem expostos a estímulos faciais durante esse período. A privação de rostos, portanto, atrasa o início do período sensível [16]. O fim de um período sensível pode, em alguns casos, ser autogerado: o aprendizado pode estimular o comprometimento das estruturas neurais, reduzindo efetivamente a plasticidade [17, 18]. A percepção facial sofre um estreitamento perceptual, por exemplo, durante o qual os indivíduos tornam-se melhores em processar a categoria de rostos a que estão mais expostos, em detrimento de categorias vistas com menor frequência, produzindo efeitos como o viés da própria raça [19]. Outra explicação para o fim dos períodos sensíveis é que a neuroplasticidade não é realmente reduzida, mas, ao contrário, há menos ou menos variada estimulação ambiental [18].

A maioria dos estudos sobre períodos sensíveis concentra-se na primeira infância, enquanto a plasticidade com expectativa de experiência em períodos posteriores de desenvolvimento tem sido um tanto negligenciada. Os pesquisadores começaram a considerar a possibilidade de que a adolescência represente um "segundo período de maior maleabilidade" (Steinberg, 2014 [20p. 9; Veja também [21, 22]). A adolescência, o período da vida que começa na puberdade e termina no momento em que um indivíduo atinge um papel independente na sociedade [23], é caracterizada por mudanças marcantes na estrutura e função do cérebro (Box 1). Neste artigo de opinião, exploramos três áreas do desenvolvimento adolescente que se propõem a ser caracterizadas pela maior plasticidade: memória, processamento social e os efeitos do uso de drogas. Argumentamos que os avanços nos estudos de desenvolvimento produziram dados intrigantes que são consistentes com o aumento da plasticidade na adolescência. No entanto, apesar dos recentes avanços, a evidência concreta de períodos sensíveis é em grande parte deficiente.

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Box 1

Desenvolvimento Neurocognitivo na Adolescência

Quais evidências seriam consistentes com a adolescência sendo um período delicado?

Se a adolescência fosse de fato um período sensível, certos padrões nos dados de desenvolvimento seriam esperados. Primeiro, o impacto de um estímulo específico no cérebro e no comportamento deve ser maior na adolescência do que antes ou depois. Por esse motivo, estudos comparando crianças, adolescentes e adultos são necessários. Somente se todas essas faixas etárias forem consideradas é possível avaliar se a adolescência é um período isolado de elevada plasticidade (Figura 1, Modelo A), um período sensível contínuo com a infância (Figura 1, Modelo B), ou não representa um período sensível de todo (Figura 1Modelo C).

Como resultado das diferenças no tempo de maturação de diferentes regiões do cérebro e circuitos [24], uma variação considerável no início e no intervalo de períodos sensíveis para diferentes estímulos seria esperada. Assim como o desenvolvimento inicial é caracterizado por múltiplos períodos sensíveis [9, 13], a adolescência não se propõe a ser um período sensível per se; em vez disso, propõe-se que haja certos períodos na adolescência durante os quais um input específico do ambiente é esperado.

Se certos estímulos ambientais de fato tiverem um impacto maior durante esse período, esperaríamos que houvesse aprendizado aprimorado, particularmente de habilidades de maturação tardia. Isso será discutido na seção seguinte sobre memória. A falta de estimulação ou estimulação aberrante também seria esperado ter um efeito desproporcional durante este tempo. Esta característica de períodos sensíveis será discutida na seção sobre os efeitos do estresse social.

A plasticidade do adolescente pode diferir da plasticidade no início do desenvolvimento porque, ao contrário dos bebês e das crianças pequenas, os adolescentes são mais propensos e capazes de escolher ativamente os estímulos ambientais que experimentam. Geralmente, durante a infância, os ambientes são mais estruturados pelos pais ou cuidadores, enquanto os adolescentes têm mais autonomia para escolher o que vivenciar e com quem [25]. Poderíamos, assim, esperar um grande grau de diferenças individuais em períodos sensíveis na adolescência e alguns períodos sensíveis só podem ser experimentados por um subconjunto de adolescentes. Isso será discutido na seção sobre os efeitos do uso de drogas.

Adolescência como um período sensível para a memória

Na idade 35, estamos mais propensos a recordar memórias autobiográficas de idades 10 a 30 anos do que memórias anteriores ou posteriores a este período, um fenômeno chamado de 'reminiscence bump' [26]. O relevo de reminiscência é notavelmente robusto e mostra um padrão similar quando testado com testes mnemônicos diferentes e em diferentes culturas [26, 27]. Além de eventos autobiográficos, a lembrança de música, livros, filmes e eventos públicos da adolescência também é superior em comparação com outros períodos da vida [28, 29]. Mesmo eventos mundanos que aconteceram na adolescência e no início da idade adulta parecem estar super-representados na memória, sugerindo que a capacidade mnemônica é aumentada durante esse período da vida [30]. Por exemplo, um estudo em larga escala mostrou um pico de outros aspectos da memória, como a memória verbal e visuoespacial entre 14 e 26 anos de idade [31]. Embora esses dados sejam sugestivos de períodos sensíveis, estudos de treinamento são necessários para fornecer evidências experimentais de períodos sensíveis de memória.

Estudos de treinamento estão disponíveis para a memória de trabalho (WM), a capacidade de armazenar e manipular informações [32]. Aspectos simples da MW, como o atraso na recordação espacial, podem atingir a maturidade na infância [33]. Habilidades de WM mais complexas, como busca espacial autoguiada e estratégica, continuam a melhorar durante o início da adolescência [33]. Essas complexas tarefas WM recrutam regiões frontais que mostram um desenvolvimento particularmente demorado durante toda a adolescência [34] (Box 1).

Há alguma evidência de plasticidade do WM no desenvolvimento. Para crianças e jovens adolescentes, ganhos em treinamento WM tipo n-back, mas não em treinamento baseado em conhecimento, transferidos para melhorias na inteligência fluida [35]. Melhorias foram mantidas durante um período de 3 meses durante os quais nenhum treinamento adicional foi implementado. O treinamento em MS pode ser efetivo em adolescentes com mau funcionamento executivo, bem como em controles que normalmente desenvolvem [36]. No entanto, ainda não sabemos como os efeitos do treinamento diferem em adolescentes em comparação com crianças ou adultos. Estudos em que crianças, adolescentes e adultos passam por treinamento cognitivo e os efeitos são comparados com grupos de controle ativos que recebem treinamento com placebo serão particularmente informativos para determinar se a adolescência representa um período sensível para o desenvolvimento da MO [37]. Tais estudos podem informar diretamente intervenções e políticas educacionais (Box 2).

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Box 2

Educação na adolescência

Adolescência como um período sensível para os efeitos do estresse na saúde mental

Muitas doenças mentais têm início na adolescência e no início da idade adulta [38, 39]. Um estudo longitudinal mostrou que 73.9% de adultos com transtornos mentais recebeu um diagnóstico antes dos 18 anos de idade e 50.0% antes dos 15 anos de idade [40]. Acredita-se que os transtornos psiquiátricos podem ser em parte desencadeados pela exposição ao estresse na infância ou adolescência [41]. O estresse social, em particular, parece ter um impacto desproporcional durante esse período [41]. A experiência de estresse de aculturação atribuível à migração, por exemplo, prediz internamente longitudinalmente sintomas como depressão e ansiedade na adolescência [42]. Há evidências, também, no entanto, de que o bullying na infância (idade 7 ou 11) também tem efeitos duradouros sobre a saúde física e mental na vida adulta [43].

Estudos com roedores fornecem a oportunidade de manipular experimentalmente a exposição ao estresse social e ofereceram informações valiosas sobre os efeitos deletérios do estresse na adolescência. A adolescência em ratos fêmea dura aproximadamente do dia pós-natal (PND) 30 a 60, e de PND 40 a 80 em machos. Em camundongos fêmeas, a adolescência dura de PND 20 a 40 e de PND 25 a 55 em machos [44]. Deve-se notar que há uma variação considerável na idade dos roedores classificados como adolescentes ou adultos na literatura [44]. Ratos adolescentes submetidos à repetida derrota por um indivíduo dominante mostraram apresentar diferentes padrões comportamentais (mais evitação do que agressão) e se recuperam menos de estresse renovado, em comparação com ratos adultos. A exposição ao estresse na adolescência (em comparação com a idade adulta) em ratos também foi associada com menor ativação neuronal em áreas do córtex pré-frontal, cingulado e tálamo [45]. Este estudo não incluiu juvenis, limitando conclusões para períodos sensíveis.

A ausência de qualquer estímulo social também pode ter efeitos deletérios. O isolamento social em ratos machos e fêmeas demonstrou ter efeitos irreversíveis em alguns aspectos do comportamento exploratório, mas somente se o isolamento ocorreu entre PND 25 e 45, mas não antes ou depois de [46]. Este, portanto, parece ser um período vulnerável para a privação social em ratos. Embora esse paradigma não tenha sido diretamente traduzido para humanos, estudos mostraram que os adolescentes humanos apresentam maiores níveis de ansiedade em resposta à exclusão social do que os adultos [47, 48]. A exclusão social também está ligada ao desenvolvimento da ansiedade social na adolescência humana [49]. Fornecer evidências para os efeitos do isolamento social em todo o desenvolvimento em seres humanos não é apenas importante do ponto de vista teórico, mas também pode ajudar a desenvolver e programar intervenções de saúde mental destinadas a fortalecer a resiliência à exclusão social.

A adolescência também pode ser um período sensível para a recuperação da experiência de estresse social [50]. O medo de extinção é fundamental para uma resposta saudável ao estresse, por exemplo [51]. Para condições psiquiátricas, como o transtorno de estresse pós-traumático (TEPT), o estresse persiste mesmo que o estressor não esteja mais presente. Tem-se verificado que a aprendizagem da extinção do medo é atenuada na adolescência em comparação com a infância e a idade adulta - tanto em humanos como em ratinhos (Figura 2) [50]. Os dados de roedores do estudo indicaram que a falta de plasticidade sináptica no córtex pré-frontal ventromedial durante a adolescência está associada à diminuição da extinção do medo. Isto implica que os tratamentos de dessensibilização, que são baseados nos princípios da aprendizagem da extinção do medo, podem ser menos eficazes na adolescência, e destaca a necessidade do desenvolvimento de abordagens de tratamento alternativas para este grupo etário. A força particular deste estudo está no fato de incluir grupos de crianças, adolescentes e adultos, bem como fornecer evidências neurais em roedores. Os resultados sugerem que a adolescência pode ser um período sensível ou vulnerável para a recuperação do estresse.

Adolescência como um período sensível para os efeitos do uso de drogas

A adolescência é um momento de maior envolvimento em comportamentos de risco para a saúde, como comportamento sexual inseguro, direção perigosa e experiências com álcool e outras drogas [52, 53]. Esse aumento no comportamento de risco pode ser parcialmente mediado pelo aumento no tempo gasto com amigos em vez de familiares [54]. Quando junto com seus amigos, os adolescentes são mais propensos a se envolver em comportamentos de risco do que quando sozinhos [55]. Adolescentes jovens parecem ser particularmente suscetíveis à influência dos pares na percepção de risco, em comparação com outros grupos etários (Figura 3) [56]. Este estudo mediu o grau de influência social sobre a percepção de risco em diferentes faixas etárias e constatou que, enquanto crianças, adultos jovens e adultos foram mais influenciados pelas opiniões dos adultos sobre o risco, adolescentes jovens foram mais influenciados pelas opiniões dos adolescentes comparados aos adolescentes. opiniões de adultos. Os adolescentes intermediários não mostraram diferença no nível de influência das opiniões de adultos e adolescentes sobre os riscos, sugerindo que esse seja um estágio de transição no desenvolvimento.

Quando com os colegas, os adolescentes são mais propensos a se envolver em comportamentos de risco, como o uso de drogas [57]. Adolescentes cujos amigos consomem regularmente tabaco, álcool e cannabis são mais propensos a usar drogas, por exemplo [58]. A cannabis é uma das drogas mais amplamente usadas em recreação entre adolescentes e adultos nos EUA e no Reino Unido [59, 60]. Estima-se que 15.2% dos europeus de 15 a 24 usaram cannabis no último ano e 8% no último mês [61]. Acredita-se que a exposição de canabinóides durante o início da adolescência resulte em mudanças duradouras na estrutura cerebral e déficits cognitivos, possivelmente tornando a adolescência um período vulnerável para seus efeitos [62, 63].

O uso recreativo de cannabis antes da idade de 18 (mas não na idade adulta) ou uso pesado em qualquer idade tem sido associado à atrofia da substância cinzenta no pólo temporal adulto, giro para-hipocampal e insula [64]. Dados longitudinais indicaram que o consumo persistente de cannabis auto-relatado entre os anos 13 e 15 está associado a um declínio significativo no QI [65]. Quanto maior o período de consumo de cannabis, maior o declínio do QI [65]. Este declínio no QI foi mais pronunciado nos participantes que usaram cannabis antes da idade de 18 quando comparados com aqueles que começaram a usar cannabis após 18. Esses achados sugerem que o cérebro em desenvolvimento de adolescentes pode ser particularmente sensível às conseqüências adversas do uso de cannabis. Deve-se notar, no entanto, que explicações alternativas, tais como transtornos pré-existentes de humor ou ansiedade mediando o uso de cannabis e problemas cognitivos, não podem ser descartadas neste estudo [66]. Esses estudos também não incluíam grupos etários mais jovens, e é possível que o cérebro em desenvolvimento durante a infância mostrasse uma sensibilidade semelhante ou até maior à cannabis do que na adolescência. Mesmo que fosse esse o caso, no entanto, tais sensibilidades não seriam normalmente expressas em humanos, porque a adolescência ou a idade adulta geralmente será o primeiro ponto potencial de contato com drogas recreativas.

Dados moleculares e celulares sobre os efeitos da cannabis na adolescência são escassos, mas há alguma evidência indireta de maior sensibilidade. Tem sido demonstrado que a cannabis afeta o sistema endocanabinóide, que, juntamente com outros sistemas neurotransmissores (por exemplo, os sistemas glutamatérgico e dopaminérgico), sofre extensa reestruturação durante a adolescência [67]. Enquanto os dois principais receptores canabinóides CB1 e CB2 já estão presentes no embrião de roedores (dia gestacional 11-14 [68]), distribuição neuroanatômica e número de alterações de receptores durante o desenvolvimento. A expressão do receptor CB1 em várias regiões do cérebro atingiu o pico com o início da puberdade em roedores fêmeas e machos [69]. Qualquer distúrbio causado pela exposição à cannabis durante o período da adolescência pode ter efeitos duradouros sobre o sistema endocanabinoide, que afeta os processos neurodesenvolvimentais incluindo a gênese neuronal, especificação neural, migração neuronal, alongamento axonal e formação de glia [70, 71, 72]. Por exemplo, a exposição ao D9-tetrahidrocanabinol (THC), o principal ingrediente psicoactivo da cannabis, durante a puberdade em ratos fêmea (PND 35-45) resultou numa diminuição da densidade e funcionalidade dos receptores CB1 em várias regiões do cérebro [73]. No entanto, dados comparativos de outras faixas etárias estão faltando.

Fortes evidências de um período sensível do adolescente ao uso de drogas vêm de um conjunto de estudos que investigam a exposição crônica a canabinóides em roedores machos. A exposição a canabinoides na adolescência (PND 40-65) previu déficits cognitivos de longo prazo na idade adulta (memória de reconhecimento de objetos), enquanto a exposição semelhante em roedores pré-púberes (PND 15-40) e adultos jovens (> PND 70) não foi associada a tal persistência déficits [74, 75]. Não está claro, no entanto, se essa evidência se traduz diretamente em humanos. Também deve ser notado que apenas um subconjunto de adolescentes humanos experimenta drogas como a cannabis. Estudos futuros são necessários para investigar as diferenças individuais, particularmente em relação à influência dos pares e comportamento de risco, para entender quando e para quem a adolescência pode ser um período vulnerável para o uso de drogas.

Observações finais

As evidências de plasticidade na memória e os efeitos do estresse social e do uso de drogas são consistentes com a proposta de que a adolescência é um período sensível para certas áreas do desenvolvimento. A evidência mais forte para períodos sensíveis até o momento vem de estudos com roedores que mostram uma maior vulnerabilidade aos efeitos disruptivos do isolamento social e do uso de cannabis, bem como a redução do medo de extinção. Há pouca evidência conclusiva para a adolescência humana, no entanto. São necessários estudos sobre os efeitos do treinamento ou estresse na infância, adolescência e vida adulta (ver Questões Pendentes).

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Perguntas pendentes

Agradecimentos

Gostaríamos de agradecer a Kathryn Mills pelos comentários úteis sobre o manuscrito. O DF é financiado pelo Departamento de Psicologia e Ciências da Linguagem da UCL. O SJB é financiado por uma bolsa de pesquisa da Royal Society University. Nossa pesquisa é financiada pela Nuffield Foundation e pelo Wellcome Trust.

Publicado online: setembro 23, 2015