O papel da puberdade no cérebro adolescente em desenvolvimento (2010)

Hum Brain Mapp. 2010 junho; 31(6): 926-933.

Publicado on-line 2010 May 3. doi: 10.1002 / hbm.21052

PMCID: PMC3410522

Sarah-Jayne Blakemore,^1,^* Stephanie Burnett,^1,² e Ronald E Dahl³

Sumário

A adolescência refere-se ao período de desenvolvimento físico e psicológico entre a infância e a idade adulta. O início da adolescência está vagamente ancorado ao início da puberdade, o que traz alterações dramáticas nos níveis hormonais e um número de mudanças físicas consequentes. O início da puberdade também está associado a mudanças profundas nos impulsos, motivações, psicologia e vida social; essas mudanças continuam durante toda a adolescência. Há um número crescente de estudos de neuroimagem observando o desenvolvimento do cérebro, tanto estrutural quanto funcionalmente, durante a adolescência. Quase todos esses estudos definiram o desenvolvimento por idade cronológica, o que mostra uma correlação forte - mas não unitária - com o estágio puberal. Muito poucos estudos de neuroimagem associaram o desenvolvimento cerebral ao estágio puberal, e ainda existem evidências que sugerem que a puberdade pode ter um papel importante em alguns aspectos do desenvolvimento cerebral e cognitivo. Neste artigo descrevemos esta pesquisa, e sugerimos que, no futuro, estudos de neuroimagem do desenvolvimento da adolescência devem considerar o papel da puberdade. Hum Brain Mapp, 2010. © 2010 Wiley-Liss, Inc.

Palavras-chave: puberdade, adolescência, desenvolvimento, hormônios, córtex pré-frontal

INTRODUÇÃO

A adolescência é o período de maturação física, cognitiva e social entre a infância e a idade adulta [Lerner e Steinberg, ²⁰⁰⁴; Sisk e Foster, ²⁰⁰⁴]. O início da adolescência ocorre por volta do início da puberdade e é, portanto, marcado por mudanças dramáticas nos níveis hormonais e na aparência física (incluindo crescimento físico rápido, mudanças na estrutura facial e o aparecimento de características sexuais secundárias). No mesmo intervalo, os adolescentes experimentam inúmeras mudanças nas influências sociais, acadêmicas e outras influências ambientais, e geralmente entram em um estágio de profunda transição psicológica. Diz-se que o fim da adolescência ocorre quando um indivíduo atinge um papel adulto estável, quando a maioria das transições puberais terá sido completada, pelo menos nas nações industrializadas [Choudhury, ²⁰¹⁰; Lerner e Steinberg, ²⁰⁰⁴]. Ao longo da adolescência, há mudanças na estrutura e função do cérebro. Os dimorfismos sexuais em muitas dessas mudanças sugerem possíveis relações com a puberdade.

Relativamente pouco se sabe sobre a relação entre puberdade e desenvolvimento neural em humanos. No entanto, uma grande quantidade de evidências de estudos com animais não humanos indica que os eventos hormonais da puberdade exercem efeitos profundos sobre a maturação e o comportamento do cérebro [Cahill, ²⁰⁰⁶; Sisk e Foster, ²⁰⁰⁴; Lança, ²⁰⁰⁰]. Essas mudanças moldam as percepções, motivações e repertório comportamental de um indivíduo, permitindo o comportamento reprodutivo e independência [Sato et al., ²⁰⁰⁸]. Nos últimos anos, um pequeno mas crescente número de estudos comportamentais e de neuroimagem humana, incluindo em populações com perturbações endócrinas, forneceu evidências preliminares de que os hormônios da puberdade podem influenciar a estrutura e a função do cérebro humano em desenvolvimento.

PUBERDADE: O INÍCIO DA ADOLESCÊNCIA

A adolescência precoce é caracterizada por mudanças no corpo como resultado da puberdade, que compreende três eventos endócrinos: adrenarca, gonadarche e ativação do eixo de crescimento [Dorn, ²⁰⁰⁶; Lança, ²⁰⁰⁰]. A gonadarche, que muitas vezes é considerada a puberdade per se, é um processo biológico que começa com a ativação do eixo hipotalâmico-hipofisário-gonadal e termina com a obtenção da competência reprodutiva. Este processo geralmente começa entre as idades 8 e 14 em mulheres (idade média 11), e entre as idades 9 e 15 em homens (idade média 12), em resposta à liberação pulsátil de hormônio liberador de gonadotrofina (GnRH) do hipotálamo, que estimula a produção hipofisária de hormônio luteinizante (LH) e hormônio folículo-estimulante (FSH). O LH e o FSH ativam mudanças maturacionais nas gônadas (ovários ou testículos), que respondem atingindo a capacidade reprodutiva (produção de gametas). Os ovários e testículos em maturação também secretam esteróides gonadais estrogênio e testosterona, respectivamente. Esses aumentos nos esteroides gonadais, por sua vez, desencadeiam mudanças adicionais nos órgãos reprodutivos e o aparecimento de características sexuais secundárias [Susman e Rogol, ²⁰⁰⁴].

Adrenache, ou ativação do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal, geralmente começa mais cedo que gonadarche, tipicamente entre seis e nove anos em mulheres, e um ano depois em homens [Dorn, ²⁰⁰⁶; Grumbach e Styne, 2003]. Os andrógenos adrenais (formas mais fracas de testosterona gonadal) começam a subir no início da adrenarca e continuam a aumentar até atingirem o pico nos primeiros 20s [Worthman e Stallings, ¹⁹⁹⁷]. Estes aumentos nos andrógenos supra-renais contribuem para o desenvolvimento de características sexuais secundárias, como pêlos axilares e púbicos e alterações nas glândulas sudoríparas / odor corporal. É possível que a adrenarca também dê origem a efeitos maturacionais que começam antes do período geralmente considerado como adolescência; no entanto, esses efeitos não são bem compreendidos [Dorn, ²⁰⁰⁶].

O terceiro evento hormonal que ocorre durante a puberdade é a ativação do eixo de crescimento, resultando em um surto de crescimento linear em torno de 12 em meninas e 14 em meninos, bem como mudanças no tamanho e composição corporal [Marshall e Tanner, ¹⁹⁶⁹^,¹⁹⁷⁰].

EFEITOS HORMONAIS NO CÉREBRO E NO COMPORTAMENTO

Os hormônios esteróides gonadais estrogênio e testosterona, assim como suas contrapartes adrenais mais fracas, influenciam a aparência física do corpo. Eles também afetam o cérebro e o comportamento. Supõe-se que esses efeitos ocorram por meio de dois processos relativamente distintos: organização e ativação [Schulz et al. ²⁰⁰⁹; Sisk e Foster, ²⁰⁰⁴]. Os efeitos organizacionais ocorrem pré e perinatalmente, com ondas de testosterona masculinizando e defeminizando os circuitos neurais nos machos, e a ausência de testosterona resultando em um fenótipo neural feminino. Os efeitos ativadores ocorrem na puberdade, pois os hormônios esteróides gonadais atuam em circuitos neurais adormecidos para estimular os comportamentos reprodutivos adultos no contexto; uma recente modernização dessa dicotomia sugere que os eventos hormonais da puberdade também organizam circuitos neurais para comportamentos sociais e reprodutivos adultos [Schulz et al. ²⁰⁰⁹; Sisk e Foster, ²⁰⁰⁴]. De fato, com base em descobertas de estudos com animais não humanos, sugere-se que os eventos hormonais da puberdade desencadeiem um segundo período de reorganização estrutural e plasticidade no cérebro [Sisk e Foster, ²⁰⁰⁴]. Em humanos, no entanto, há muito pouca compreensão das relações específicas entre a puberdade e o desenvolvimento cerebral do adolescente.

Estudos em animais indicam que os hormônios esteróides sexuais exercem três efeitos principais sobre o comportamento na puberdade, através de estruturas cerebrais específicas. O primeiro efeito é a facilitação de comportamentos diretamente reprodutivos, que ocorrem principalmente através do hipotálamo. O segundo efeito é através da reorganização das regiões sensoriais e de associação do cérebro, incluindo o córtex visual [Nunez et al. ²⁰⁰²], amígdala e hipocampo [Hebbard et al. ²⁰⁰³; Romeu e Sisk, ²⁰⁰¹; veja também Shen et al., 2010]. Isto resulta em associações sensoriais alteradas, por exemplo, ao cheiro ou à visão de potenciais parceiros sexuais ou concorrentes [Sisk e Foster, ²⁰⁰⁴], o que pode facilitar algumas alterações atencionais e motivacionais na puberdade. O terceiro efeito dos hormônios da puberdade ocorre via estruturas cerebrais relacionadas à recompensa, como o nucleus accumbens, e vias dopaminérgicas ao córtex pré-frontal. Esses efeitos são necessários para estabelecer uma forte motivação para buscar oportunidades reprodutivas. Por exemplo, no núcleo de roedores accumbens, a puberdade aumenta em circuitos neurais de remodelação de testosterona influenciando a motivação para comportamentos de busca de recompensa, incluindo comportamento sexual [Sato et al., ²⁰⁰⁸]. É possível que os hormônios adrenar- délicos (DHEA e DHEAS) comecem a exercer efeitos semelhantes no cérebro e no comportamento antes do início do gonadarche, mas esses efeitos são pouco compreendidos. Há claramente uma necessidade de mais pesquisas com foco nos estágios iniciais da puberdade / adrenarca para avançar na compreensão desses aspectos da puberdade e do desenvolvimento e comportamento do cérebro do adolescente [ver Dorn, ²⁰⁰⁶; para discussão].

MEDINDO PUBERDADE EM ESTUDOS DE DESENVOLVIMENTO CEREBRAL ADOLESCENTE

Relativamente pouco se sabe sobre alterações específicas da puberdade no desenvolvimento do cérebro humano. O avanço da compreensão nessas áreas exigirá cuidadosa atenção em dois níveis: conceitual e metodologicamente. Conceitualmente, isso exigirá o desenvolvimento e refinamento de modelos de desenvolvimento cerebral do adolescente que abordem aspectos específicos da maturação puberal (por exemplo, hormônios específicos) que estão causalmente ligados a aspectos específicos das alterações cerebrais e comportamentais. Metodologicamente, serão necessários estudos projetados com a seleção de amostras e medidas de puberdade que permitam testar essas hipóteses específicas. Como a idade e a maturação puberal são frequentemente correlacionadas (e a idade é facilmente mensurada com grande precisão e validade, enquanto a puberdade é frequentemente estimada com medidas categóricas aproximadas que não são facilmente validadas), há a necessidade de estudos com delineamentos que explicitamente desfinguem a puberdade e a idade. efeitos (por exemplo, recrutamento de amostras que são da mesma idade e nível de série, mas diferem na maturação puberal e, em seguida, reestudando longitudinalmente).

Essas metas levantam uma série de questões sobre como medir aspectos específicos da maturação puberal em estudos em humanos. Para começar, a puberdade não é um evento breve nem um fenômeno unitário, mas compreende vários processos distintos, mas temporalmente sobrepostos, que se estendem por vários anos [Dorn, ²⁰⁰⁶]. Como descrito anteriormente, esses processos incluem a ativação dos sistemas de hormônios adrenais, gonadais e de crescimento e, além disso, uma variedade de efeitos diretos e indiretos, desde o crescimento até a mudança da autoimagem. A medida mais apropriada da puberdade dependerá, portanto, em parte da questão de pesquisa específica em cada estudo.

Uma medida comumente usada de puberdade é o Tanner Stage. O estadiamento de Tanner categoriza indivíduos ao longo de uma escala ordinária de puberdade de 1 a 5, com base no desenvolvimento dos pêlos pubianos e das mamas nas fêmeas, e nos pêlos púbicos e no desenvolvimento genital em machos [Tanner, ¹⁹⁷¹; Tanner e Whitehouse, ¹⁹⁷⁶]. O estadiamento do bronzeado pelo exame físico deve ser realizado por um clínico treinado. Existem várias limitações ao estadiamento de Tanner. A escala foi desenvolvida com referência a um único grupo étnico (pode haver diferenças étnicas cruzadas) e em uma amostra relativamente pequena de crianças 200. As meninas com excesso de peso tendem a ser imprecisamente encenadas, devido à confiança no estadiamento do desenvolvimento mamário, que pode ser erroneamente superestimado em um exame puramente visual. Apesar dessas limitações, o estadiamento de Tanner tem sido historicamente considerado o padrão ouro para a mensuração da puberdade [Dorn, ²⁰⁰⁶].

À luz das preocupações acima mencionadas, pode-se esperar que o estadiamento de Tanner por exame físico possa ser complementado por testes hormonais, uma vez que estes medem hormônios adrenais e gonadais (ou adrenais / liberadores de gônadas) a montante de seus efeitos físicos externos. Ensaios hormonais podem ser cada vez mais úteis para medir o estágio puberal no futuro; no entanto, atualmente não está claro como as medidas hormonais devem ser combinadas com (ou usadas em conjunto com) outras medidas, tais como os estágios de Tanner [ver Shirtcliffe et al., ²⁰⁰⁹]. Há também outras questões práticas relacionadas às medidas hormonais, incluindo o custo, o peso do assunto e o fato de que os níveis de diferentes hormônios da puberdade flutuam nos ciclos mensais e circadianos. Poucas pesquisas foram feitas comparando os níveis hormonais em diferentes amostras biológicas (saliva, sangue, urina) com estágios de Tanner avaliados pelo clínico [ver Dorn, ²⁰⁰⁶; Shirtcliffe et al. ²⁰⁰⁹], por isso não está claro quanto peso deve ser dado aos níveis hormonais. Em um nível conceitual, por exemplo, algumas mudanças neurocomportamentais na puberdade podem ser o resultado direto do aumento dos níveis hormonais em sistemas neurais específicos durante o desenvolvimento cerebral do adolescente (e melhor quantificados por medidas hormonais) enquanto outras mudanças neurocomportamentais podem refletir influências mais complexas (por exemplo mudanças na experiência social que estão mais diretamente ligadas às mudanças físicas e papéis sociais, e mais ligadas aos estágios de Tanner do que qualquer mudança hormonal específica).

O estadiamento do bronzeado por exame físico por um clínico qualificado pode levantar questões práticas relativas à adequação e conveniência. Frequentemente, isso é melhor realizado no contexto de um breve exame de “saúde”. Ou seja, o estadiamento de Tanner pode fazer parte de um exame de saúde física normal e, portanto, não deve ser associado a nenhum estigma ou preocupações éticas (além de uma verificação de saúde física normal). No entanto, o custo (tempo do médico, sala especial e equipamento para um exame físico e explicação dos procedimentos para o adolescente e a família) pode tornar isso impraticável para muitos estudos de pesquisa. Portanto, é importante considerar maneiras alternativas de quantificar a maturação puberal, como avaliações feitas por questionário de autorrelato. Um número relativamente grande de estudos avaliou o estágio de Tanner com autoavaliação (ou avaliação dos pais) usando a Escala de Desenvolvimento de Petersen [PDS; Petersen et al. ¹⁹⁸⁸]. Este é um questionário que inclui itens que avaliam o crescimento de pêlos, alterações na pele e surto de crescimento, com itens específicos do sexo, ou seja, menarca e desenvolvimento de mama em mulheres, e crescimento genital e pêlos faciais em homens. Como tal, o PDS mede uma pontuação composta de puberdade que inclui os efeitos dos hormônios adrenais e de crescimento, bem como os hormônios gonadais. Correlações com o estágio de Tanner avaliado pelo clínico não são especialmente altas: um estudo encontrou correlações entre 0.61 e 0.67 em meninas de 11 a 13 anos para o auto-relato de PDS [Brooks-Gunn et al., ¹⁹⁸⁷; as correlações são ainda mais baixas para o PDS relatado pelos pais; veja Shirtcliffe et al. ²⁰⁰⁹]. A medida em que essas correlações relativamente baixas são devidas à autoclassificação imprecisa ou a construtos distintos, como os efeitos distintos do hormônio adrenal / crescimento versus hormônios gonadais, precisa ser avaliada. O PDS pode ser usado com cautela para estimar o estágio de Tanner quando um exame físico não é possível. No entanto, se a questão de pesquisa não se referir aos níveis hormonais e ao estágio de Tanner, mas sim à autoimagem e à autoconsciência, ou ao estágio puberal em relação aos pares, pode-se argumentar que a PDS é a medida mais relevante [ver Dorn , ²⁰⁰⁶ para discussão]. Em resumo, os pesquisadores devem considerar amplamente qual aspecto da puberdade é mais relevante para sua pergunta de pesquisa e selecionar suas medidas de puberdade (e o design geral do estudo) de acordo.

PUBERDADE E DESENVOLVIMENTO ESTRUTURAL DO CÉREBRO MEDITADO PELA MRI

O advento das técnicas não invasivas de imagens cerebrais, em particular a ressonância magnética (MRI), permitiu a investigação do desenvolvimento do cérebro humano vivo. Alterações de desenvolvimento que foram delineadas usando RM incluem alterações na quantidade de matéria cinzenta e branca e mudanças na microestrutura da substância branca.

Desenvolvimento da Matéria Cinzenta do Adolescente

A quantidade de substância cinzenta cortical (sua densidade, volume e espessura) muda durante a infância e adolescência de uma maneira específica da região e predominantemente não-linear [Giedd et al., ¹⁹⁹⁹; Shaw et al. ²⁰⁰⁸; Sowell et al. ¹⁹⁹⁹; Tamnes et al. ²⁰⁰⁹; veja por exemplo Blakemore, ²⁰⁰⁸ para revisão]. Em grande parte da superfície cortical, o desenvolvimento da substância cinzenta se conforma a uma trajetória de desenvolvimento em U invertido, inicialmente aumentando em volume durante a infância, atingindo um pico na adolescência e declinando firmemente na idade adulta. A matéria cinzenta é composta pelos corpos celulares, dendritos e axônios não mielinizados dos neurônios, bem como por células gliais e capilares. Portanto, e com base em evidências de amostras histológicas [por exemplo, Huttenlocher, ¹⁹⁷⁹], foi sugerido que a trajetória de desenvolvimento do volume de substância cinzenta em forma de U invertido, observada nas imagens de RM humana, é devida ao crescimento dendrítico e à sinaptogênese, seguidos pela poda sináptica [eg Giedd et al., ¹⁹⁹⁹]. Um artigo anterior de Giedd et al. [¹⁹⁹⁹] mostraram este padrão em U invertido de desenvolvimento de massa cinzenta ao longo dos lobos corticais frontal, temporal e parietal, embora nem todos os estudos subsequentes tenham fornecido uma replicação clara deste padrão (por exemplo, Shaw et al., ²⁰⁰⁸; Tamnes et al. ²⁰⁰⁹). Em Giedd et al., Os lobos frontais e parietais atingiram o pico do volume de massa cinzenta na idade 11 em meninas e 12 em meninos, antes de passarem por uma sequência prolongada de adelgaçamento na idade adulta. As idades em que esses picos no volume de massa cinzenta foram observados correspondem às idades sexualmente dimórficas do início da gonadarche, o que sugere possíveis interações entre os hormônios da puberdade e o desenvolvimento da massa cinzenta. Outros estudos de ressonância magnética mostraram o surgimento gradual de dimorfismos sexuais ao longo da puberdade, com aumento do volume da amígdala durante a puberdade em homens apenas, e aumento do volume do hipocampo em mulheres apenas [Lenroot et al., ²⁰⁰⁷; Neufang et al. ²⁰⁰⁹]. Assim, é possível que o desenvolvimento neuroanatômico em certas regiões cerebrais esteja mais estreitamente ligado à puberdade do que em outras regiões do cérebro. No entanto, nenhuma medida direta da puberdade foi adquirida nesses estudos.

O papel da puberdade no desenvolvimento da matéria cinzenta

Nos últimos anos, vários estudos de ressonância magnética em adolescentes investigaram mais detalhadamente as relações entre desenvolvimento cerebral estrutural, gênero e puberdade. Um estudo de RM estrutural em adolescentes por Peper et al. [^2009b] mostraram evidências de uma associação positiva entre os níveis de testosterona e a densidade global de massa cinzenta em machos (e não em fêmeas), enquanto as fêmeas mostraram uma associação negativa entre os níveis de estradiol e a densidade global e regional da massa cinzenta. Se essas diferenças de gênero podem ser replicadas, e se elas são de fato específicas da região, ainda precisa ser visto. Em outros lugares, evidências foram mostradas para efeitos específicos de região e sexo de medidas puberais em medidas cerebrais estruturais. Por exemplo, Neufang et al. [²⁰⁰⁹investigaram as relações entre o volume de substância cinzenta, gênero e medidas puberais em participantes com idade entre 8 e 15. As medidas puberais foram avaliadas pelo médico, no estágio de Tanner e nas concentrações plasmáticas dos hormônios gonadotrópico (LH, FSH) e gonadal (testosterona, estrogênio). Independentemente do sexo, houve uma relação positiva entre as medidas puberais (estágio de Tanner e testosterona) e o volume de substância cinzenta na amígdala, e uma relação negativa entre essas medidas e o volume do hipocampo. Além disso, houve efeitos específicos de gênero: as fêmeas mostraram uma relação positiva entre os níveis de estrogênio e a substância cinzenta límbica, e os machos mostraram uma relação negativa entre a testosterona e a substância cinzenta do córtex parietal. Todas essas descobertas são preliminares e requerem replicação, mas representam um primeiro passo importante nessa nova área de pesquisa.

Desenvolvimento de Matéria Branca Adolescente

Muitos estudos de ressonância magnética mostram um aumento linear estável no volume global de substância branca entre a infância e a adolescência, com este aumento diminuindo e estabilizando na idade adulta [Giedd et al., ¹⁹⁹⁹; Tamnes et al. ²⁰⁰⁹]. Esse aumento difere entre os sexos na adolescência, com os machos apresentando aumentos consideravelmente mais acentuados relacionados à idade no volume de substância branca do que as fêmeas [por exemplo, Perrin et al. ²⁰⁰⁸^,²⁰⁰⁹]. O aumento do volume de substância branca tem sido atribuído à mielinização axonal progressiva relacionada à idade observada em amostras histológicas [Benes et al. ¹⁹⁹⁴; Yakovlev e Lecours, ¹⁹⁶⁷] ou, alternativamente, ao aumento do calibre axonal [Paus et al. ²⁰⁰⁸].

Além das mudanças no volume de substância branca, estudos mostraram mudanças simultâneas na microestrutura da substância branca. A anisotropia fracionada (AF) é uma medida de ressonância magnética que descreve a extensão em que a difusão das moléculas de água no cérebro é anisotrópica (não é igual em todas as direções). Estima-se que os altos valores de AG mostrados nos estudos de imagem por tensor de difusão (DTI) -RMR refletem o aumento da organização dos tratos da substância branca, devido a processos que incluem a mielinização. Estudos mostram consistentemente um aumento na FA durante a adolescência, por exemplo, nos lobos frontais [Barnea-Goraly et al. ²⁰⁰⁵]. Até o momento, os estudos não mostraram evidências de trajetórias de desenvolvimento de FA sexualmente dimórficas.

Outra medida de ressonância magnética que tem sido utilizada no desenvolvimento é a taxa de transferência de mielina [MTR: Perrin et al. ²⁰⁰⁸^,²⁰⁰⁹]. A MTR fornece informações sobre o conteúdo macromolecular (por exemplo, conteúdo de mielina) do tecido da substância branca. Ao contrário do FA, há evidências de trajetórias de desenvolvimento sexualmente-dimórficas de MTR. Especificamente, foi demonstrado que a MTR diminui com a idade na adolescência apenas em homens [Perrin et al. ²⁰⁰⁸^,²⁰⁰⁹]. Tem sido sugerido que esta diminuição na MTR reflete o aumento do calibre axonal, uma vez que quanto maior o calibre, menos axônios se encaixam na mesma unidade de volume da imagem e isso resultará em uma diminuição relativa na quantidade de mielina [Paus et al. , ²⁰⁰⁸]. Permanecem questões sobre essas descobertas intrigantes usando MTR: por exemplo, se essas diferenças entre os sexos surgem antes, ou exclusivamente durante a adolescência.

O Papel da Puberdade no Desenvolvimento da Matéria Branca

As trajetórias da substância branca do desenvolvimento diferem em função das medidas da puberdade. Um estudo relatou uma relação positiva entre a concentração de LH e a densidade de substância branca aos nove anos; essa relação não diferiu entre os sexos [Peper et al., ^2009a]. No entanto, foi demonstrado que durante a adolescência, as trajetórias de desenvolvimento do volume de substância branca, bem como a MTR, diferem entre os sexos. Estudos recentes de Perrin et al. [²⁰⁰⁸^,²⁰⁰⁹] investigaram se esta diferença pode ser devido aos hormônios da puberdade a jusante do LH. Perrin et al. [²⁰⁰⁸] investigaram a relação entre os níveis de expressão de um gene que codifica o receptor de andrógeno (testosterona) e o desenvolvimento da substância branca, no sexo masculino. Os resultados mostraram que a variação nas trajetórias de desenvolvimento da substância branca nos machos estava de fato relacionada aos níveis de expressão gênica, sugerindo que os efeitos da testosterona podem ser responsáveis pela relação sexualmente dimórfica entre a idade e o volume de substância branca. Em Perrin et al. [²⁰⁰⁹], foram apresentadas evidências de dimorfismo sexual no mecanismo subjacente ao aumento do volume de substância branca pelos adolescentes.

Em resumo, vários estudos mostraram evidências de que os hormônios da puberdade gonadotrófica e gonadal influenciam o desenvolvimento estrutural do cérebro. Mais estudos são necessários para investigar os mecanismos subjacentes à especificidade da região e ao dimorfismo sexual na relação entre os hormônios da puberdade e o desenvolvimento do cérebro. Finalmente, os estudos até o momento não investigaram possíveis interações entre o momento de eventos puberais e o desenvolvimento estrutural do cérebro; esta é uma área para investigação futura.

O PAPEL DA PUBERDADE NO DESENVOLVIMENTO COGNITIVO

Apenas um pequeno número de estudos comportamentais empíricos se concentrou no efeito da puberdade em um processo cognitivo particular. Alguns dos primeiros estudos se concentraram no processamento facial. Um estudo de Carey et al. [¹⁹⁸⁰] mostraram que, enquanto o desempenho em uma tarefa de reconhecimento de identidade facial melhorou de forma constante durante a primeira década de vida, isso foi seguido por um declínio no desempenho em aproximadamente a idade 12. Esse declínio pode ser devido à puberdade, e não à idade per se, como um estudo posterior mostrou que as mulheres na metade da puberdade tiveram pior desempenho na pré ou pós-puberdade, quando esses grupos foram pareados por idade. Mais recentemente, evidências de um “mergulho” puberal no processamento de emoções faciais foram mostradas [McGivern et al. ²⁰⁰²]. Neste estudo, participantes do sexo masculino e feminino com idades entre 10-17 realizaram uma tarefa de correspondência por amostragem em que os rostos que apresentaram expressões emocionais foram combinados com palavras de emoção. Um aumento no tempo de reação em torno de 10-20% foi mostrado em uma idade que corresponde aproximadamente ao início da puberdade (idade 10-11 anos no sexo feminino, 11-12 no sexo masculino), que então diminuiu durante a adolescência para atingir níveis pré-puberdade na idade 16– 17. No entanto, este estudo não avaliou o estágio da puberdade. Estes resultados devem agora ser replicados, por exemplo, com medidas hormonais mais precisas da puberdade e usando coortes avaliadas longitudinalmente. Outros estudos também devem investigar se esses resultados são específicos para o processamento facial, ou se são um efeito mais geral do desenvolvimento cognitivo do adolescente.

O efeito dos hormônios sexuais na função cognitiva

Há evidências de que os hormônios podem ter diferentes influências no comportamento durante a puberdade do que na idade adulta. Por exemplo, o modelo de desafio das associações entre testosterona e agressão sugere que, enquanto os níveis de testosterona aumentam durante a puberdade, o comportamento agressivo não mostra qualquer relação simples com a testosterona durante a adolescência [Archer, ²⁰⁰⁶]. Em vez disso, há evidências emergentes de estudos de primatas humanos e não-humanos de que a testosterona aumenta a motivação para atingir um status mais elevado, mas os efeitos específicos sobre o comportamento dependem do contexto social e de desenvolvimento. É importante enfatizar a complexidade dessas questões - isto é, estamos em um ponto muito inicial na integração de pesquisas com animais (onde experimentos podem ser projetados para elucidar efeitos hormonais específicos em sistemas neurais específicos) e estudos humanos, para abordar o importante, mas questões complexas em relação às mudanças cognitivas, emocionais e motivacionais diretamente ligadas à puberdade [ver Dahl e Gunnar, ²⁰⁰⁹, para discussão adicional de algumas das implicações clínicas e de saúde pública].

No entanto, existem algumas áreas de convergência emergentes da pesquisa nesta área que destacam áreas promissoras de progresso. Por exemplo, há evidências crescentes de que as mudanças na procura de sensações na adolescência podem incluir algumas alterações específicas da puberdade, e podem fornecer novos insights sobre a tomada de risco do adolescente. A busca por sensações é um dos fatores que contribuem para o desenvolvimento de comportamentos de risco e é mais provável que surja durante a adolescência do que em qualquer outro período de tempo [por exemplo, Arnett e Balle-Jensen, ¹⁹⁹³]. As tendências de busca por sensação parecem estar mais fortemente ligadas à puberdade do que à idade [Spear, ²⁰⁰⁰]. Um dos primeiros estudos a demonstrar a ligação específica entre a busca de sensações e a puberdade concentrou-se nos adolescentes dentro da faixa etária estreita dos anos 11-14. Meninos e meninas com desenvolvimento puberal mais avançado tiveram maiores avaliações de busca de sensação e maior uso de drogas [Martin et al. ²⁰⁰²]. Mais recentemente, Steinberg e Monahan [²⁰⁰⁷] encontraram evidências de que analisar a busca de sensações a partir do construto mais amplo de impulsividade (que às vezes é experimentalmente confundido com a busca de sensações) mostra uma trajetória de desenvolvimento invertida em forma de U, com pico no momento da maturação puberal e significativamente ligada a medidas de puberdade. em meninos. Dahl e Gunnar [²⁰⁰⁹, para discussão posterior] relataram uma gama mais ampla de mudanças afetivas ligadas à puberdade, por exemplo, emoções em resposta a situações sociais.

Em resumo, poucos estudos investigaram ainda a ligação entre puberdade e desenvolvimento cognitivo, e essa área será um foco interessante para futuras pesquisas.

O PAPEL DA PUBERDADE NO DESENVOLVIMENTO CEREBRAL FUNCIONAL COMO MEDIDO PELA fMRI

Um número muito pequeno de estudos de neuroimagem funcional realizados até agora incluiu medidas de puberdade. No entanto, vários estudos de ressonância magnética funcional (RMf) em adultos e adolescentes mostram diferenças de gênero na atividade neural em uma série de paradigmas cognitivos (uma revisão completa dessas descobertas está além do escopo deste artigo). Algumas diferenças entre os sexos podem dever-se a efeitos pré-natais da hormona sexual, a efeitos independentes da puberdade de genes codificados nos cromossomas sexuais ou a efeitos ambientais específicos do género ao longo da vida. No entanto, alguns desses efeitos podem ser atribuídos à puberdade. Esses efeitos podem ser mediados por efeitos no acoplamento neural-hemodinâmico, via efeitos organizacionais ou ativados na responsividade neural, influências no processamento cognitivo, ou através de influências indiretas das transições pubertárias no processamento cognitivo via estereótipos e identidade. Mais estudos são necessários para elucidar essas possíveis relações.

Vários estudos de fMRI foram realizados em populações com perturbações endócrinas. Embora os resultados sejam difíceis de interpretar em relação à puberdade e adolescência típica (essas populações são hormonalmente anormais antes do início da puberdade), eles fornecem evidências convergentes de que os determinantes ou correlatos da puberdade influenciam a atividade cerebral funcional. Por exemplo, um estudo de fMRI por Mueller et al. [²⁰⁰⁹] comparou a atividade cerebral durante uma tarefa de processamento de emoção facial entre adolescentes do sexo masculino com hiperandrogenismo familiar (causando excesso de testosterona desde cedo). Em relação aos controles, o grupo com testosterona em excesso mostrou atividade hipocampal elevada durante o processamento do medo, bem como respostas comportamentais mais rápidas a rostos que mostravam expressões de medo. Em um estudo de fMRI por Ernst et al. [²⁰⁰⁷], sete adolescentes masculinos e sete femininos com hiperplasia adrenal congênita (resultando em testosterona in utero) foram comparados com controles pareados por idade e gênero em uma tarefa semelhante de processamento de emoção facial. Em contraste com o estudo de Mueller et al., Não foram relatadas diferenças entre os grupos no hipocampo. No entanto, no grupo clínico feminino, houve aumento da atividade da amígdala durante o processamento do medo e da raiva, em relação aos controles femininos. A atividade aumentada da amígdala no grupo clínico feminino foi semelhante à dos controles masculinos, o que sugere um efeito mediador da testosterona.

CONCLUSÃO

A puberdade representa um período de profunda transição em termos de impulsos, emoções, motivações, psicologia e vida social. Evidências preliminares recentes de estudos de ressonância magnética em desenvolvimento sugeriram que o estágio da puberdade pode desempenhar um papel importante no desenvolvimento do cérebro do adolescente, talvez mais do que a idade cronológica. Mais estudos comportamentais e de neuroimagem são necessários para que sejam tomadas medidas precisas e confiáveis da puberdade, para esclarecer como os hormônios da puberdade influenciam o desenvolvimento da estrutura e função do cérebro. Claramente, existe um grande valor em alcançar uma melhor compreensão das relações entre o cérebro, a cognição, o comportamento e a puberdade. No entanto, esses objetivos exigirão avanços conceituais e metodológicos, concentrando-se na melhor forma de integrar diferentes medidas púberes nos estudos de desenvolvimento do cérebro adolescente e na maturação comportamental.

Agradecimentos

SJB é um pesquisador da Royal Society University. O SB foi financiado pelo programa de PhD do Wellcome Trust 4 em neurociência na UCL.

REFERÊNCIAS

Archer J. Testosterona e agressão humana: uma avaliação da hipótese do desafio. Neurosci Biobehav Rev. 2006;30: 319 – 345. [PubMed]
Arnett J, Balle-Jensen L. Bases culturais do comportamento de risco: adolescentes dinamarqueses. Criança Dev. 1993;64: 1842 – 1855. [PubMed]
Barnea-Goraly N, Menon V, Eckert M, Tamm L, R Bammer, Karchemskiy A, Dant CC, Reiss AL. Desenvolvimento da substância branca durante a infância e adolescência: um estudo transversal de imagem de tensores de difusão. Cereb Cortex. 2005;15: 1848 – 1854. [PubMed]
Benes FM, Tartaruga M, Khan Y, Farol P. Mielinização de uma zona chave de revezamento na formação do hipocampo ocorre no cérebro humano durante a infância, adolescência e idade adulta. Arch Gen Psychiatry. 1994;51: 477 – 484. [PubMed]
Blakemore SJ. O cérebro social na adolescência. Natureza Rev Neurosci. 2008;9: 267 – 277. [PubMed]
Brooks-Gunn J, Warren MP, Rosso J, Gargiulo J. Validade das medidas de autorrelato do status puberal das meninas. Criança Dev. 1987;58: 829 – 841. [PubMed]
Cahill L. Por que o sexo é importante para a neurociência. Nat Rev Neurosci. 2006;7: 477 – 484. [PubMed]
Carey S, Diamond R, Woods B. O desenvolvimento do reconhecimento facial - um componente maturacional. Dev Psychol. 1980;16: 257 – 269.
Choudhury S. Cultivando o cérebro adolescente: O que a neurociência pode aprender com a antropologia? Soc Cogn Affect Neurosci. 2010 [Epub ahead of print]
Dahl RE, Gunnar MR. Aumento da responsividade ao estresse e reatividade emocional durante a maturação puberal: Implicações para a psicopatologia. Dev Psychopathol. 2009;21: 1 – 6. [PubMed]
Dorn LD. Medindo a puberdade. J Adolesc Health. 2006;39: 625 – 626. [PubMed]
Ernst M, FS de Maheu, Schroth E, Hardin J, LG do Golan, Cameron J, Allen R, Holzer S, Nelson E, pinho DS, Merke DP. Função da amígdala em adolescentes com hiperplasia adrenal congênita: um modelo para o estudo de anormalidades esteróides precoces. Neuropsychologia. 2007;45: 2104 – 2113. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Giedd JN, Blumenthal J, N. Jeffries, Castellanos FX, Liu H, A Zijdenbos, Paus T, AC Evans, Rapoport JL. Desenvolvimento cerebral durante a infância e adolescência: um estudo longitudinal de ressonância magnética. Nat Neurosci. 1999;2: 861 – 863. [PubMed]
Grumbach MM, Styne DM. Puberdade: Ontogenia, neuroendocrinologia, fisiologia e distúrbios. Em: Wilson JD, Foster DW, Kronenberg HM, Larsen PR, editores. Manual de Endocrinologia de Williams. 9th ed. Filadélfia, PA: WB Saunders; 1998. pp. 1509 – 1625.
PC de Hebbard, rei RR, Malsbury CW, Harley CW. Dois efeitos organizacionais da testosterona pubertal em ratos machos: Memória social transitória e um afastamento da LTP após um tétano no hipocampo CA1. Exp Neurol. 2003;182: 470 – 475. [PubMed]
Huttenlocher PR. Densidade sináptica no córtex frontal humano - mudanças no desenvolvimento e efeitos do envelhecimento. Cérebro Res. 1979;163: 195 – 205. [PubMed]
Lenroot RK, Gogtay N, D Greenstein, Wells EM, GL Wallace, Clasen LS, Blumenthal JD, Lerch J, AP Zijdenbos, Evans AC, Thompson PM, Giedd JN. Dimorfismo sexual das trajetórias de desenvolvimento cerebral durante a infância e adolescência. NeuroImage. 2007;36: 1065 – 1073. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Lerner RM, Steinberg L, editores. Manual de Psicologia do Adolescente. 2nd ed. RM Hoboken, NJ: Wiley; 2004.
Marshall WA, Tanner JM. Variações no padrão de alterações puberais em meninas. Arch Dis Child. 1969;44: 291 – 303. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Marshall WA, Tanner JM. Variações no padrão de alterações puberais em meninos. Arch Dis Child. 1970;45: 13 – 23. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Martin CA, Kelly TH, Rayens MK, Brogli BR, Brenzel A, Smith WJ, et al. Busca por sensação, puberdade e uso de nicotina, álcool e maconha na adolescência. J Am Acad Criança Adoles Psychiatr. 2002;41: 1495 – 1502.
McGivern RF, Andersen J., Byrd D, Mutter KL, Reilly J. A eficiência cognitiva em uma partida para a tarefa de amostragem diminui no início da puberdade em crianças. Brain Cogn. 2002;50: 73 – 89. [PubMed]
Mueller SC, Mandell D, Leschek EW, Pinho DS, Merke DP, Ernst M. hiperandrogenismo precoce afeta o desenvolvimento da função hipocampal: evidências preliminares de um estudo de ressonância magnética funcional de meninos com puberdade masculina precoce familiar. J Criança Adolesc Psychopharmacol. 2009;19: 41 – 50. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Neufang S, Specht K, Hausmann M., Güntürkün O, B Herpertz-Dahlmann, Fink GR, Konrad K. As diferenças sexuais e o impacto dos hormônios esteróides no desenvolvimento do cérebro humano. Córtex cerebral. 2009;19: 464 – 473. [PubMed]
Nunez JL, CB de Huppenbauer, MD de McAbee, Jurasaka JM, DonCarlos LL. Expressão do receptor andrógeno no córtex visual e pré-frontal de ratos machos e fêmeas em desenvolvimento. J Neurobiol. 2003;56: 293 – 302. [PubMed]
Paus T, Keshavan M, Giedd JN. Por que muitos transtornos psiquiátricos emergem durante a adolescência? Nat Rev Neurosci. 2008;9: 947 – 957. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Perrin JS, Leonard G, Perron M, Pike GB, Pitini A, Richer L, Veillette S, Pausova Z, Paus T. Crescimento da matéria branca no cérebro adolescente: papel da testosterona e do receptor androgênico. J Neurosci. 2008;28: 9519 – 9524. [PubMed]
Pe. JS, Brouwer RM, Schnack HG, van Baal GC, van Leeuwen M, van den Berg SM, Delemarre-Van de Waal HA, Boomsma DI, Kahn RS, Hulshoff Pol HE. Esteróides sexuais e estrutura cerebral em meninos e meninas púberes. Psiconeuroendocrinologia. 2009a;34: 332 – 342. [PubMed]
Pe. JS, Schnack HG, Brouwer RM, Van Baal GC, Pjetri E, Székely E, van Leeuwen M., van den Berg SM, Collins DL, Evans AC, Boomsma DI, Kahn RS, Hulshoff Pol HE. Herdabilidade da estrutura cerebral regional e global no início da puberdade: um estudo de ressonância magnética em pares de gêmeos com 9 anos. Hum Brain Mapp. 2009b;30: 2184 – 2196. [PubMed]
Perrin JS, Leonard G, Perron M, Pike GB, Pitini A, L mais rico, Veillette S, Pausova Z, Paus T. Diferenças do sexo no crescimento da substância branca durante a adolescência. NeuroImage. 2009;45: 1055 – 1066. [PubMed]
Petersen AC, Crockett L, Richards M, Boxer A. Medida de autorrelato do estado puberal: Confiabilidade, validade e normas iniciais. J Adolesc Juventude. 1988;17: 117 – 133.
Romeo RD, Sisk CL. Plasticidade pubertal e sazonal na amígdala. Cérebro Res. 2001;889: 71 – 77. [PubMed]
Sato SM, Schulz KM, Sisk CL, Wood RI. Adolescentes e andrógenos, receptores e recompensas. Horm Behav. 2008;53: 647 – 658. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Schulz KM, Molenda-Figueira HA, Sisk CL. De volta ao futuro: A hipótese organizacional-ativadora adaptada à puberdade e adolescência. Horm Behav. 2009;55: 597 – 604. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Shaw P, Nab Kabani, JP Lerch, Eckstrand K, Lenroot R, N Gogtay, Greenstein D, Clasen L, Evans A, JL Rapoport, Giedd JN, Wise SP. Trajetórias neurodesenvolvimentais do córtex cerebral humano. J Neurosci. 2008;28: 3586 – 3594. [PubMed]
Shirtcliff EA, Dahl RE, Pollak SD. Desenvolvimento puberal: Correspondência entre desenvolvimento hormonal e físico. Criança Dev. 2009;80: 327 – 337. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Sisk CL, Foster DL. As bases neurais da puberdade e adolescência. Nat Neurosci. 2004;7: 1040 – 1047. [PubMed]
Sowell ER, Thompson PM, Holmes CJ, TL Jernigan, Toga AW. Evidência in vivo de maturação cerebral pós-adolescente em regiões frontais e estriatais. Nat Neurosci. 1999;2: 859 – 861. [PubMed]
Spear LP. O cérebro do adolescente e as manifestações comportamentais relacionadas à idade. Neurosci Biobehav Rev. 2000;24: 417 – 463. [PubMed]
Steinberg L, Monahan K. Diferenças de idade na resistência à influência de pares. Dev Psychol. 2007;43: 1531 – 1543. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Susman EJ, Rogol A. Puberdade e desenvolvimento psicológico. Em: Lerner RM, Steinberg L, editores. Manual de Psicologia do Adolescente. 2nd ed. Hoboken, NJ: Wiley; 2004. pp. 15 – 44.
Tamnes CK, Ostby Y, Fjell AM, Westlye LT, Vencimento-Tønnessen P, Walhovd KB. Maturação cerebral na adolescência e na idade adulta jovem: mudanças regionais relacionadas à idade na espessura cortical e no volume e na microestrutura da substância branca. Cereb Cortex. 2010;20: 534 – 548. [PubMed]
Tanner JM. Sequência, tempo e variação individual no crescimento e desenvolvimento de meninos e meninas com idade entre doze e dezesseis anos. Daedalus 1971;100: 907 – 930.
Tanner JM, Whitehouse RH. Padrões longitudinais clínicos para altura, peso, velocidade de altura, velocidade de peso e estágios da puberdade. Doença do Arch Infância. 1976;51: 170 – 179. [Artigo gratuito do PMC] [PubMed]
Worthman CM, Stallings JF. Medidas hormonais em amostras de sangue no local da punção: novos métodos de campo para endocrinologia reprodutiva. Am J Phys Anthropol. 1997;104: 1 – 21. [PubMed]
Yakovlev PI, Lecours AR. Os ciclos mielogenéticos de maturação regional do cérebro. Em: Minkowski A, editor. Desenvolvimento Regional do Cérebro no Início da Vida. Oxford: Blackwell Scientific; 1967. pp. 3 – 70.