Sursă
Institutul Sackler pentru Psihologie de Dezvoltare, Colegiul Medical Weill Cornell, New York, NY 10065, SUA. [e-mail protejat]
Abstract
OBIECTIV:
Adolescența este o perioadă de dezvoltare care implică schimbări substanțiale în comportamentul de asumare a riscurilor și experimentarea cu alcool și droguri. Înțelegerea modului în care creierul se schimbă în această perioadă în raport cu copilul și vârsta adultă și modul în care aceste schimbări variază în rândul indivizilor sunt esențiale pentru prezicerea riscului pentru abuzul și dependența ulterioare de substanțe.
METODA:
Această revizuire discută imagistica umană recentă și munca animalelor în contextul unei viziuni emergente asupra adolescenței, caracterizată printr-o tensiune între sistemele „de jos în sus” emergente care exprimă o reactivitate exagerată la stimulii motivaționali și regiunile de control cognitiv „de sus în jos” care se maturizează mai târziu. . Sunt raportate dovezi comportamentale, clinice și neurobiologice pentru disocierea dezvoltării acestor două sisteme. Literatura despre efectele alcoolului și proprietățile sale satisfăcătoare în creier este discutată în contextul acestor două sisteme.
REZULTATE:
În mod colectiv, aceste studii prezintă o evoluție curbilină a comportamentului motivațional și a regiunilor creierului subcortic subiacente, cu o inflexiune de vârf de la 13 la 17 ani. În contrast, regiunile prefrontale, importante în reglarea de sus în jos a comportamentului, prezintă un model liniar de dezvoltare și în adulții tineri, paralel cu cel observat în studiile comportamentale ale impulsivității.
CONCLUZII:
Tensiunea sau dezechilibrul dintre aceste sisteme în curs de dezvoltare în timpul adolescenței pot conduce la procese de control cognitiv fiind mai vulnerabile la modularea bazată pe stimulente și la creșterea susceptibilității la proprietățile motivaționale ale alcoolului și ale drogurilor. Ca atare, provocările comportamentale care necesită control cognitiv în fața indicațiilor apetitoare pot servi drept markeri biobehaviorali folositori pentru a prezice ce adolescenți pot prezenta un risc mai mare pentru dependența de alcool și substanță.
Copyright © 2010 Academia Americană de Psihiatrie a Copilului și Adolescentului. Publicat de Elsevier Inc. Toate drepturile rezervate.
Introducere
Adolescența este o perioadă de tranziție de dezvoltare atunci când există multe schimbări cu experiență concomitentă, inclusiv maturizarea fizică, unitatea de independență, creșterea importanței interacțiunii sociale și a egalității și dezvoltarea creierului 1-3. Această perioadă de dezvoltare este, de asemenea, o perioadă caracterizată de o inflexiune în comportamente riscante, inclusiv experimentarea cu droguri și alcool, activitatea criminală și sexul neprotejat. Înțelegerea bazei neurale a acestor comportamente riscante este esențială în identificarea adolescenților care pot fi expuși riscului unor rezultate slabe, cum ar fi dependența de substanțe și abuzul.
Un număr de ipoteze au fost postulate pentru motivul pentru care adolescenții se pot angaja în comportamente impulsive și riscante. Conturile tradiționale ale adolescenței sugerează că este o perioadă de dezvoltare asociată cu o eficiență progresivă mai mare a capacităților de control cognitiv. Această eficiență în controlul cognitiv este descrisă ca fiind dependentă de maturarea cortexului prefrontal așa cum este evidențiat prin imagistica 4-7 și studii post-mortem8-10 arătând o dezvoltare structurală și funcțională continuă a acestei regiuni, până la vârsta adultă.
Îmbunătățirea controlului cognitiv cu dezvoltarea cortexului prefrontal este în concordanță cu o creștere liniară a acestei capacități de la copilărie până la maturitate. Totuși, alegerile și acțiunile suboptimale observate în timpul adolescenței reprezintă o inflexiune în dezvoltare 11 care este unică fie din copilărie, fie din maturitate, după cum reiese din Centrul Național de Statistică Sanitară privind comportamentul adolescentului și mortalitatea 12. Dacă controlul cognitiv și un cortex prefrontal imatur au fost baza doar pentru comportamentul de alegere suboptimală, atunci copiii ar trebui să pară remarcabil de asemănători sau probabil mai răi decât adolescenții, având în vedere cortexul lor prefrontal și capacitățile cognitive mai puțin dezvoltate 2. Această recenzie abordează întrebarea primară despre modul în care creierul se schimbă în timpul adolescenței, ceea ce poate explica inflexiunile în comportamentul riscant și impulsiv. În plus, oferim exemple privind modul în care consumul de alcool și droguri în această perioadă de dezvoltare poate exacerba în continuare aceste schimbări și poate duce la abuz și dependență ulterioare.
Pentru a capta cu precizie modificările cognitive și neurobiologice în timpul adolescenței, această perioadă trebuie tratată mai degrabă ca una tranzitorie decât o singură instantaneu în timp 3. Cu alte cuvinte, pentru a înțelege această perioadă de dezvoltare, tranzițiile în și din adolescență sunt necesare pentru a distinge atributele distincte ale acestei perioade față de alte momente de timp în dezvoltare. Prin urmare, datele empirice care stabilesc traiectorii de dezvoltare de la copilărie până la maturitate pentru procesele cognitive și neuronale sunt esențiale în caracterizarea acestor tranziții și, mai important, în constrângerea oricărei interpretări privind schimbările în creier sau comportament în adolescență.
În al doilea rând, reprezentările exacte ale adolescenței necesită o rafinare în caracterizarea fenotipică a acestei perioade. De exemplu, la un nivel de comportament, adolescenții sunt deseori caracterizați ca impulsivi și cu risc mai mare cu acești constructori folosiți aproape sinonim. Totuși, aceste construcții sunt distincte și apreciem că această distincție este importantă pentru a descrie traiectoriile lor de dezvoltare și fundamentele neurale. Oferim dovezi comportamentale, clinice și neurobiologice care sugerează că asumarea riscurilor este mai strâns legată de sensibilitatea la stimulentele de mediu (căutarea senzației), în timp ce impulsivitatea este asociată cu un control cognitiv scăzut de sus în jos.
Pentru a fundamenta teoretic constatările empirice, oferim un model neurobiologic plauzibil pentru adolescență și sugerăm cum dezvoltarea în această perioadă poate duce la o creștere a vulnerabilităților pentru consumul de alcool și droguri. Intenția acestei revizuiri nu este de a psihopatologiza adolescența, ci de a explica de ce unii adolescenți, dar nu și alții, sunt vulnerabili la abuzul de substanțe. Ca atare, încercăm să identificăm potențiali markeri biologici și comportamentali pentru identificarea timpurie și pentru evaluarea rezultatelor intervențiilor.
Modelul neurobiologic al adolescenței
Un model neurobiologic de dezvoltare a adolescenților 2 care se bazează pe modele de rozătoare 13, 14 și studiile recente de imagistică despre adolescență 6, 7, 15-20 este descris Figura 1. Acest model ilustrează modul în care regiunile subcortice și prefrontale de control de sus în jos trebuie luate în considerare împreună ca un circuit. Desenul animat prezintă diferite traiectorii de dezvoltare pentru semnalizarea acestor regiuni, cu proiecții limbice care se dezvoltă mai devreme decât regiunile de control prefrontal. Conform modelului, adolescentul este influențat de subcorticali maturi funcționali față de circuitele corticale mai puțin mature în timpul adolescenței (adică, dezechilibru în dependență de sisteme), în comparație cu copiii pentru care această circuite frontolimbice se dezvoltă încă; și comparativ cu adulții, pentru care aceste sisteme sunt complet mature. Cu dezvoltare și experiență, conectivitatea funcțională între aceste regiuni este consolidată și oferă un mecanism de modulare de sus în jos a sistemelor subcortice 7. Astfel, circuitele frontostriatale, împreună cu consolidarea funcțională a conexiunilor din cadrul acestei circuite, pot oferi un mecanism care să explice schimbările atât în impulsivitate, cât și în asumarea de risc observate în întreaga dezvoltare.
Acest model este în concordanță cu cele anterioare 21-24 deoarece oferă o bază pentru inflexiunile neliniare observate în comportamentul de la copilărie până la maturitate, datorită maturizării anterioare a proiecțiilor subcortice față de cele prefrontale mai puțin mature de sus în jos. Mai exact, modelul triadic 21 propune ca comportamentul motivat să aibă trei circuite distincte neuronale (abordare, evitare și reglementare). Sistemul de abordare este în mare măsură controlat de striatumul ventral, sistemul de evitare de către amigdală și, în cele din urmă, sistemul de reglementare de către cortexul prefrontal 25. Modelul actual diferă în mare măsură de ceilalți în măsura în care se bazează pe dovezi empirice pentru schimbările cerebrale nu numai în tranziția de la adolescență la maturitate, ci mai degrabă tranziția în adolescență din copilărie și mai târziu din adolescență la vârsta adultă. Mai mult decât atât, modelul nu sugerează că striatumul și amigdala sunt specifice abordării și comportamentului evitant dat fiind studiile recente care arată independența valenței acestor structuri 26, ci mai degrabă sisteme care sunt importante pentru a detecta indicii relevante din punct de vedere emoțional și emoțional din mediul înconjurător care pot influența comportamentul. În această recenzie, prezentăm cele mai recente dovezi din studiile comportamentale și imagistice ale adolescenței în contextul modelului nostru care ilustrează tranziția de la copilărie la maturitate.
Caracterizarea fenotipică a adolescenței
Abilitatea de a rezista tentației în favoarea obiectivelor pe termen lung este o formă de control cognitiv. Lipsile în această abilitate au fost sugerate a fi chiar în centrul comportamentului riscant al adolescenților 27. Controlul cognitiv, care include rezistența la ispite sau întârzierea gratificării imediate, a fost studiat în contextul psihologiei sociale, dezvoltării și cognitive. Din punct de vedere al dezvoltării, această capacitate a fost măsurată prin evaluarea timpului în care un copil poate rezista unei recompense imediate (de exemplu, un cookie) în favoarea unei recompense mai mari (de exemplu, două cookie-uri) 28. Deși indivizii variază în această capacitate chiar și ca adulți, studiile de dezvoltare sugerează ferestre de dezvoltare atunci când o persoană poate fi deosebit de susceptibilă la ispite. Această abilitate a fost descrisă ca o formă de control al impulsurilor 29 și este multi-fațetat 30, 31, dar poate fi definit din punct de vedere operațional ca fiind capacitatea de a realiza un comportament orientat spre scopuri în fața intrărilor și acțiunilor concurente 32.
Din punct de vedere istoric, studiile de dezvoltare au arătat o îmbunătățire constantă a capacității de control cognitiv de la copilărie până la maturitate 33. Această observație este susținută de o multitudine de dovezi comportamentale din paradigmele experimentale în setările de laborator controlate, incluzând paradigme cum ar fi sarcina Go-NoGo, sarcina Simon și paradigmele de comutare a sarcinilor care necesită participanții să suprascrie un răspuns prepotant pentru a obține o corectă 32, 34. Cu toate acestea, atunci când este avantajos să se suprime un răspuns la indiciile de stimulare, controlul cognitiv suferă 20. Acest control redus este evident mai ales în perioada adolescenței, când alegerile suboptimale în vârfurile de comportament sexual și droguri 3, 11, 12, 14. Aceste observații implică faptul că traiectoriile de dezvoltare în controlul cognitiv sunt complexe și pot fi modulate prin contexte încărcate emoțional sau întărite (de exemplu, interacțiuni sociale și sexuale), în care cererile de control cognitiv interacționează cu unitățile sau procesele motivaționale.
Motivația poate modula controlul cognitiv în cel puțin două moduri. În primul rând, fiind recompensat pentru performanța pe o anumită sarcină, oamenii pot lucra mai mult și în cele din urmă pot performa mai bine decât atunci când nu sunt recompensați 17. În al doilea rând, capacitatea de a exercita controlul poate fi provocată atunci când este necesar pentru a suprima gândurile și acțiunile față de indiciile apetisante 20. Studiile recente privind dezvoltarea adolescenților au început să compare capacitatea de control cognitiv în contexte relativ neutre față de motivații. Aceste studii sugerează o schimbare a sensibilității față de indicii de mediu, în special cele bazate pe recompense la diferite puncte de dezvoltare, și sugerează o influență unică a motivației asupra cunoașterii în anii adolescenței.
În următoarea secțiune, subliniem unele dintre cele mai recente studii ale modului în care comportamentul adolescentului este diferențiat în contexte încărcate emoțional în raport cu adulții.
De exemplu, Ernst și colegii 35, 36 a examinat performanța pe o sarcină antisaccată, cu o promisiune de recompensă financiară pentru o performanță precisă în unele studii, dar nu și pe altele. Rezultatele au aratat ca promisiunea unei recompense, a facilitat comportamentul adolescentului de control cognitiv mai mult decat pentru adulti, o descoperire care a fost replicata 17 și a fost extins recent la recompense sociale (de exemplu, chipuri fericite 20).
În timp ce exemplele anterioare oferă exemple de performanță sporită la adolescenți cu stimulente, recompensele pot diminua, de asemenea, performanța atunci când suprimă răspunsurile la recompense care duc la câștiguri mari. De exemplu, folosind o sarcină de joc în care feedback-ul a fost oferit imediat în timpul procesului de luare a deciziilor (studii "fierbinți" care au intensificat excitația afectivă provocată de sarcină) sau au fost reținute până la luarea deciziilor ("rece" decizii deliberate de luare a deciziilor), Figner și colegii 37 a arătat că adolescenții au făcut hazarde disproporționat mai riscante comparativ cu adulții, dar numai în starea "fierbinte". Folosind o sarcină similară, Iowa Gambling Task, Cauffman și colegii 38 au demonstrat că această sensibilitate față de recompense și stimulente are de fapt vârfuri în timpul adolescenței, cu o creștere constantă din copilăria târzie până la adolescență în tendința de a juca cu mai multe pachete avantajoase de cărți și apoi de un declin ulterior de la adolescența târzie până la maturitate. Aceste descoperiri ilustrează o funcție curbilinie, atingând aproximativ între 13 și 17 și apoi scăzând 27. În timp ce constatările anterioare cu sarcina de jocuri de noroc din Iowa au arătat o creștere liniară a performanței cu vârsta 39, aceste studii nu au privit continuu vârsta și nici nu au examinat doar studii cu punți avantajoase de carduri.
Studiile recente au sugerat că contextele sociale, în special colegii, pot servi și ca un indiciu motivator și pot diminua controlul cognitiv în timpul adolescenței. Sa demonstrat că gradul în care adolescenții folosesc substanțe este direct proporțional cu cantitatea de alcool sau substanțe ilegale pe care adolescenții înșiși o vor folosi 40. Folosind o sarcină de conducere simulată, Gardner și colegii săi 41 au arătat că adolescenții iau decizii mai riscante în prezența unor colegi decât atunci când sunt singuri și că aceste decizii riscante scad liniar cu vârsta 23, 40.
Luate împreună, aceste studii sugerează că, în timpul adolescenței, indicii motivaționali ai recompensării potențiale sunt deosebit de importanți și pot conduce la performanțe îmbunătățite atunci când sunt furnizate ca un întăritor sau rezultatul recompensat, ci la alegeri mai riscante sau la alegeri suboptimale atunci când sunt oferite ca un indiciu. În cel de-al doilea caz, tacul motivațional poate diminua comportamentul eficient orientat spre scopuri. Mai mult, aceste studii sugerează că sensibilitatea la recompense și comportamentul de căutare-senzație sunt distincte de impulsivitate cu modele de dezvoltare foarte diferite (funcția curviinală versus o funcție liniară, respectiv). Această distincție este în continuare evidentă într-un studiu recent realizat de Steinberg et al. 42 folosind metode de auto-raport de căutare și impulsivitate. Ei au testat dacă construcțiile adesea confundate de căutare-senzație și impulsivitate se dezvoltă de-a lungul orarelor diferite în aproape 1000 persoane între vârstele 10 și 30. Rezultatele au arătat că diferențele în căutarea senzației cu vârsta au urmat un model curbilinar, vârfurile în căutare de senzație crescând între anii 10 și 15 și scăzând sau rămânând stabile după aceea. În contrast, diferențele de vârstă în impulsivitate au urmat un model liniar, cu impulsivitatea descrescătoare cu vârsta într-un mod liniar (vezi Figura 2 panoul A). Aceste constatări, împreună cu concluziile pe bază de laborator, sugerează o vulnerabilitate crescută la asumarea riscurilor în adolescență ", poate fi datorată combinației de înclinații relativ mai mari de a căuta excitare și capacități relativ imature pentru autocontrol care sunt tipice acestei perioade de dezvoltare" 42.
Neurobiologia adolescenței
Așa cum este indicat în modelul nostru de adolescență, două regiuni cheie implicate în comportamentul cognitiv și motivațional sunt cortexul prefrontal, cunoscut ca fiind important pentru controlul cognitiv 43 și striatum critic în detectarea și învățarea despre indiciile noi și recompensatoare în mediul înconjurător 44. Subliniem lucrările recente privind imagistica animală și animală asupra modificărilor neurobiologice care susțin aceste sisteme motivaționale și cognitive în cadrul dezvoltării, în contextul constatărilor comportamentale anterioare privind dezvoltarea căutării de senzație și a impulsivității. Folosim modelul de dezechilibru descris anterior de dezvoltare liniară a regiunilor prefrontale de sus în jos, relativ la o funcție curbilinie pentru dezvoltarea regiunilor striatale de jos în sus implicate în detectarea reperelor în mediul înconjurător pentru fundamentarea descoperirilor. Importanța examinării circuitelor, mai degrabă decât a schimbărilor regionale specifice, în special în cadrul circuitelor frontostriatale care stau la baza diferitelor forme de comportament orientat spre scopuri, este esențială. Această perspectivă îndepărtează câmpul de la examinarea modului în care fiecare regiune se maturizează separat de modul în care acestea pot interacționa în contextul circuitelor interconectate.
Seminarul de animale și munca umană a arătat cum regiunile striate și prefrontale corticale formează un comportament orientat spre țintă 7, 27, 37, 38, 44. Folosind înregistrări cu o singură unitate la maimuțe, Pasupathy și Miller 45 a demonstrat că, atunci când învățarea flexibilă a unui set de contingențe de recompensă, activitatea foarte timpurie în striatum oferă fundamentul pentru asociațiile bazate pe recompense, în timp ce mai târziu, mecanismele prefrontale mai deliberative sunt angajate pentru a menține productivitățile comportamentale care pot optimiza cele mai mari câștiguri a fost repetată în studiile privind leziunile 46-48. Un rol al striatumului în codificarea timpurie temporală a contingențelor de premiere înainte de declanșarea activării în regiunile prefrontale a fost, de asemenea, extins la oameni 49. Aceste constatări sugerează că înțelegerea interacțiunilor dintre regiuni (împreună cu funcțiile componente ale acestora); în cadrul circuitelor frontostriatale este esențială pentru dezvoltarea unui model de control cognitiv și motivator în adolescență.
Circuitele frontostriatale sunt supuse unei elaborări considerabile în timpul adolescenței 50-53 care sunt deosebit de dramatice în sistemul dopaminei. Vârfurile în densitatea receptorilor de dopamină, D1 și D2 în striatum apar la începutul adolescenței, urmată de o pierdere a acestor receptori de către adulții tineri 54-56. În contrast, cortexul prefrontal nu prezintă vârfuri în densitatea receptorilor D1 și D2 până la adolescența târzie și la vârsta adultă 57, 58. Modificări similare ale dezvoltării au fost demonstrate în alte sisteme legate de recompensă, inclusiv receptorii canabinoizi 59. Rămâne neclar modul în care schimbările în sistemele dopaminice se pot referi la comportamentul motivat, deoarece rămâne controversă dacă sensibilitatea recompensării este modulată de sistemele de dopamină (de exemplu, 60, 61) și dacă acesta este un rezultat al sistemelor de dopamină mai puțin active sau hipersensibile (de exemplu, 62, 63). Cu toate acestea, având în vedere modificările dramatice ale circuitelor bogate în dopamină în timpul adolescenței, este probabil să fie legată de schimbări în sensibilitatea față de recompense distincte de copilărie sau de maturitate 50, 64. Dincolo de modificările semnificative ale receptorilor dopaminergici, există, de asemenea, schimbări hormonale dramatice care apar în timpul adolescenței care duc la maturitate sexuală și influențează activitatea funcțională în circuitele frontostriatale 65, totuși, o discuție detaliată depășește domeniul de aplicare al acestei lucrări, a se vedea 66, 67 pentru comentarii detaliate asupra subiectului.
Studiile privind imagistica umană au început să ofere sprijin pentru întărirea legăturilor circuitelor frontostriale bogate în dopamină, de-a lungul dezvoltării. Folosind imagistica tensor difuzie si rezonanta magnetica functionala (fMRI), Casey si colegii 68, 69 si altii 70 au arătat o rezistență mai mare în conexiunile distal în interiorul acestor circuite de-a lungul dezvoltării și au legat puterea de conectare între regiunile prefrontal și striatal cu capacitatea de a se angaja efectiv în controlul cognitiv la indivizi tipici și atipici 68, 69. Aceste studii ilustrează importanța semnalizării în circuitele corticostriatale care susțin capacitatea de a se angaja efectiv în controlul cognitiv.
De asemenea, există dovezi în creștere din studiile neuroimagistice funcționale umane asupra modului în care sistemele subcortice cum ar fi striatumul și cortexul prefrontal interacționează pentru a da naștere unui comportament riscant observat la adolescenți 71. Majoritatea studiilor imagistice s-au concentrat asupra uneia sau a celorlalte regiuni, arătând că cortexul prefrontal, crezut că susține îmbunătățirea îmbătrânirii legate de vârstă în controlul cognitiv 72-78 suferă o maturare întârziată 4, 79, 80 în timp ce regiunile striatale sensibile la noutate și manipulări de răsplată se dezvoltă mai devreme 74, 81. Mai multe grupuri au arătat că adolescenții manifestă o sporire a activării striatului ventral în anticiparea și / sau primirea de recompense comparativ cu adulții 6, 15, 17, 18, dar alții raportează o reacție hipo-responsivă 82.
Unul dintre primele studii care examinează procesele de recompensare din întreaga gamă de dezvoltare de la copilărie până la maturitate a fost finalizat de Galvan și colegii săi 6 în cazul copiilor 6 și 29. Ei au arătat că activarea striatală ventrală a fost sensibilă la diferitele mărimi ale recompensei monetare 49 și că acest răspuns a fost exagerat în timpul adolescenței, comparativ cu copiii și adolescenții 6 (A se vedea Figura 3), indicând creșterea semnalului 6 sau mai multă activare susținută 83. Spre deosebire de modelul striatumului ventral, regiunile orbitale prefrontale, au prezentat o dezvoltare prelungită în aceste vârste (Figura 2b).
Dar, cum această îmbunătățire a semnalizării în striatum ventral se referă la comportament? Într-un studiu ulterior, Galvan și colegii 16 a examinat asocierea dintre activitatea în striatum ventral și răsplata monetară mare, cu măsuri de trăsătură de personalitate de asumare a riscurilor și de impulsivitate. S-au obținut scoruri anonime de evaluare a comportamentului riscant, percepția riscului și impulsivitatea în eșantionul de 7 la vârstele de ani 29. Galvan și colab. a arătat o asociere pozitivă între activitatea striatală ventrală până la recompensa mare și probabilitatea de a se angaja într-un comportament riscant (vezi Figura 3) Aceste constatări sunt în concordanță cu studiile de imagistică pentru adulți care prezintă activitate striatală ventrală cu alegeri riscante 84, 85.
Pentru a sprijini în continuare o asociere între comportamentul riscant al adolescenților și sensibilitatea la recompensă, indicată de un răspuns ventral striat exagerat, Van Leijenhorst și colegii săi 18 testat această asociere folosind o sarcină de joc. Sarcina a inclus jocuri de noroc cu risc redus, cu o probabilitate ridicată de a obține o recompensă monetară mică și jocurile cu risc înalt, cu o probabilitate mai mică de a obține o recompensă monetară mai mare. Rezultatele fMRI au confirmat faptul că alegerile cu risc crescut au fost asociate cu recrutarea striatală ventrală, în timp ce alegerile cu risc scăzut au fost asociate cu activarea în cortexul prefrontal medial ventral. Aceste constatări sunt în concordanță cu ipoteza conform căreia comportamentul riscant în adolescență este asociat cu un dezechilibru cauzat de traiectoriile de dezvoltare diferite ale regiunilor creierului subcortic și ale reglării prefrontale a creierului în concordanță cu modelul nostru neurobiologic de adolescență.
Deși se pare că există o asociere între comportamentul de asumare a riscului și activarea striatală ventrală, în studiul Galvan 16 nu a fost raportată nici o corelație între activitatea striatală ventrală și impulsivitatea. Mai degrabă, evaluările de impulsivitate au fost corelate cu vârsta, în concordanță cu numeroase studii de imagistică care arată o evoluție liniară cu vârsta în recrutarea prefrontală corticală în timpul sarcinilor de control al impulsurilor 7, 75, 77 (și vedeți recenzii de către 34, 86). Mai mult, studii recente au arătat că ratingurile de impulsivitate se corelează invers cu volumul cortexului prefrontal medial ventral într-o probă de băieți sănătoși (7-17yrs) 87. În cele din urmă, studiile privind populațiile clinice caracterizate prin probleme de impulsivitate cum ar fi ADHD, prezintă un control al impulsului depreciat și o activitate redusă în regiunile prefrontale comparativ cu martorii, 88, 89 dar nu prezintă răspunsuri sporite la stimulente 90.
Aceste constatări oferă suport empiric neurobiologic pentru o disociere a constructelor legate de asumarea riscului și sensibilitatea la recompensă față de cea a impulsivității, prima având un model curbilinar și acesta din urmă un model liniar (vezi Figura 2 B). Astfel, alegerile și comportamentul adolescenților nu pot fi explicate prin impulsivitatea sau dezvoltarea prelungită a cortexului prefrontal în monoterapie. Mai degrabă, trebuie luate în considerare regiunile subcortice motivaționale care să elucideze motivul pentru care comportamentul adolescentului nu este diferit doar de adulți, ci și de copii. Astfel, striatumul ventral pare să joace un rol în nivelurile de excitare 82, 91 și afecta pozitiv 15 atunci când primește recompense, precum și tendința de căutare și de asumare a riscurilor 16, 91. Mai important, aceste descoperiri sugerează că, în timpul adolescenței, unii indivizi pot fi mai predispuși să se implice în comportamente riscante datorită schimbărilor de dezvoltare în concordanță cu variabilitatea predispoziției unui individ de a se angaja într-un comportament riscant, mai degrabă decât de simpla schimbare a impulsivității.
Un domeniu științific care a primit mai puțină atenție este determinarea modului în care controlul cognitiv și sistemele motivaționale interacționează pe parcursul dezvoltării. După cum am menționat mai devreme, Ernst și colegii 35, 36 a arătat că promisiunea unei recompense monetare a facilitat controlul cognitiv al adolescentului mai mult decât pentru adulți. Geier și colab. 17 a identificat recent substraturile neuronale ale acestei reglementări cognitive în sus utilizând o variantă a unei sarcini antisaccade în timpul imagisticilor funcționale ale creierului. La adolescenți și adulți, studiile pentru care banii au fost în joc au condus la o performanță rapidă și la o acuratețe facilă, dar acest efect a fost mai mare la adolescenți. În urma unui indiciu că următorul proces ar fi recompensat, adolescenții au arătat o activare exagerată în striatum ventral în timp ce pregătea și execută ulterior antisaccada. Un răspuns exagerat a fost observat la adolescenții din regiunile prefrontale de-a lungul sulcusului precentral, important pentru controlul mișcărilor oculare, ceea ce sugerează o reglare a nivelului de recompensă în regiuni de control, de asemenea.
Recompensele, așa cum sa sugerat mai sus, pot spori și diminua comportamentul orientat spre scopuri. Observarea faptului că adolescenții iau mai multe riscuri atunci când indicii apetisante sunt prezenți sau absenți în timpul sarcinilor legate de jocuri de noroc fac acest lucru (de exemplu, 37). Într-un studiu recent de imagistică 20, Somerville și colab. au identificat substraturile neuronale ale reglementării în jos a regiunilor de control cu indicii apetisante. Somerville și colab. (adolescenți și adulți), în timp ce aceștia au efectuat o sarcină de nogo cu indicații sociale (fețe fericite) și indicații neutre. Performanța sarcinilor la indiciile neutre a înregistrat o îmbunătățire constantă cu vârsta în cadrul acestei sarcini de control al impulsurilor. Cu toate acestea, în studiile pentru care individul a trebuit să reziste la abordarea aducerii apetitului, adolescenții nu au reușit să demonstreze îmbunătățirea așteptată în funcție de vârstă. Această scădere a performanței în timpul adolescenței a fost paralelă cu creșterea activității în striatum. În schimb, activarea în girusul frontal inferior a fost asociată cu precizia generală și a arătat un model liniar de schimbare cu vârsta pentru studiile nogo versus go. Luate împreună, aceste constatări implică o reprezentare exagerată striatală ventrală a semnelor apetitoare la adolescenți, în absența unui răspuns matur de control cognitiv.
În mod colectiv, aceste date sugerează că, deși adolescenții sunt considerați ca un grup de risc 41, unii adolescenți vor fi mai predispuși decât alții să se angajeze în comportamente riscante, punându-le la un risc potențial mai mare pentru rezultate negative. Aceste constatări subliniază importanța examinării variabilității individuale atunci când se examinează relațiile creier-comportament complex legate de asumarea riscurilor și impulsivitatea în populațiile de dezvoltare. Mai mult, aceste diferențe individuale și de dezvoltare pot ajuta la explicarea vulnerabilității unor indivizi la asumarea de riscuri care este asociată cu consumul de substanțe și, în cele din urmă, cu dependența 64.
Utilizarea substanțelor și abuzul la adolescenți
Adolescența marchează o perioadă de experimentare sporită cu medicamente și alcool 92, alcoolul fiind cel mai abuzat de substanțe ilegale de către adolescenți 11, 93, 94. Utilizarea timpurie a acestor substanțe, cum ar fi alcoolul, este un predictor fiabil al dependenței și abuzului ulterior 95. Având în vedere creșterea dependenței de alcool între adolescență și vârsta adultă, care nu este echilibrată în nici un alt stadiu de dezvoltare 96, ne concentrăm preponderent asupra unei revizuiri selectate aici a utilizării și abuzului în adolescenți și a proprietăților motivaționale.
Alcoolul, precum și alte substanțe de abuz, inclusiv cocaină și canabinoide, s-au dovedit a avea proprietăți de întărire. Aceste substanțe influențează transmisia mezolimbică a dopaminei cu activarea acută a neuronilor în circuitele frontolimbice bogate în dopamină, incluzând striatum ventral 97-99. Așa cum a sugerat Hardin și Ernst (2009) 92, utilizarea acestor substanțe poate exacerba un răspuns deja îmbunătățit al striatului ventral care are ca rezultat creșterea sau întărirea proprietăților de întărire a medicamentului. Robinson și Berridge 61, 63, 100 au sugerat că aceste medicamente de abuz pot "deturna" sistemele asociate cu stimulente de droguri cum ar fi striatumul ventral, astfel în jos, care reglează regiunile de control prefrontal de sus în jos.
Majoritatea lucrărilor empirice privind consumul de alcool în adolescență au fost efectuate la animale, având în vedere constrângerile etice în efectuarea unor astfel de studii la adolescenții umani. Modelele animale de etanol oferă, de asemenea, cele mai multe dovezi ale efectelor diferențiate ale alcoolului la adolescenți în raport cu adulții și sunt în concordanță cu constatările umane ale adolescenților cu insensibilitate relativă la efectele etanolului. Spear și colegii au arătat că șobolanii adolescenți comparativ cu adulții, sunt mai puțin sensibili la efectul social, motor, sedarea, retragerea acută și "efectele mahmurelii" ale etanolului 101-103. Aceste constatări sunt semnificative prin faptul că multe dintre aceste efecte servesc ca indici pentru a limita aportul la adulți 11. De asemenea, în același timp, când adolescenții sunt insensibili la indicii care pot ajuta la limitarea aportului de alcool, influențele pozitive ale alcoolului, cum ar fi facilitarea socială, pot încuraja încurajarea consumului de alcool 104. Cele mai riscante comportamente la om - inclusiv abuzul de alcool - apar în situații sociale 23, potențial împingând adolescenții spre o utilizare mai mare a alcoolului și drogurilor atunci când acest comportament este evaluat de către colegii lor.
Cum se modifică creierul cu consumul de alcool și cu abuzul în adolescență în raport cu adulții? În timp ce adolescenții pot fi mai puțin sensibili la unele dintre efectele comportamentale ale alcoolului, ele par a fi mai sensibile la unele dintre efectele neurotoxice 94. De exemplu, studiile fiziologice (de exemplu, 105) prezintă inhibarea indusă de etanol mai mare a potențialelor sinaptice mediate de NMDA și potențarea pe termen lung în felii hipocampice la adolescenți decât la adulți. Expunerea repetată a unor doze de etanol care produc intoxicare produce, de asemenea, deficite de memorie dependente de hipocamp 106, 107 și expunerea prelungită la etanol a fost asociată cu o dimensiune crescută a coloanei dendritice 108. Aceste ultime constatări ale modificărilor coloanei dendritice sunt sugestive pentru modificarea circuitelor creierului care pot stabiliza comportamentul de dependență 94.
Datele din studiile de imagistică a creierului oferă dovezi paralele la om cu privire la efectele neurotoxice ale alcoolului asupra creierului. Un număr de studii au raportat structura și funcția creierului modificat în adolescenții și adulții tineri dependenți de alcool sau adulți tineri, comparativ cu indivizii sănătoși. Aceste studii arată volumele frontale și hipocampale mai mici, microstructura modificată a materiei albe și memoria mai slabă 109-113. Mai mult, aceste studii arată asociații pozitive între volumul hipocampului și vârsta primei utilizări 109 sugerând că adolescența timpurie poate fi o perioadă de risc sporit pentru efectele neurotoxice ale alcoolului. Durata, care a fost corelată negativ cu volumul hipocampului, poate să complice acest efect.
În prezent, doar câteva studii au examinat activitatea funcțională a creierului la stimuli legați de droguri sau alcool (adică imagini cu alcool) la adolescenți 114, deși acesta este un domeniu de cercetare viitoare (a se vedea 115). Studiile privind populațiile cu risc ridicat (de exemplu, sarcina familială a dependenței de alcool) sugerează că afectarea funcționării frontale este evidentă înainte de expunerea la consumul de droguri (de ex. 116, 117) și poate prezice utilizarea ulterioară a substanței 118, 119. Cu toate acestea, într-un studiu comportamental timpuriu al efectelor alcoolului la 8 la băieții de vârstă de până la 15 cu risc scăzut și ridicat de familie 120, cea mai semnificativă constatare a fost mică dacă s-a observat o schimbare comportamentală sau o problemă privind testele de intoxicare - chiar după administrarea de doze care au fost intoxicante la o populație adultă. Aceste efecte neurotoxice, împreună cu sensibilitatea crescută la efectele motivaționale ale alcoolului și dovezile unui control prefrontal mai scăzut de sus în jos aparent chiar înainte de expunerea la consumul de droguri 116 poate stabili un curs pe termen lung de alcool și abuz de droguri dincolo de adolescență 118, 119.
Concluzii
Împreună, studiile descrise susțin o perspectivă asupra dezvoltării creierului adolescent, așa cum este caracterizată de o tensiune între sistemele de tip "bottom-up" care apar rapid și care exprimă reactivitatea exagerată a stimulilor motivaționali și regiunile de control cognitiv "de sus în jos". Acest sistem de jos în sus, care este asociat cu comportamentul de căutare și asumare a riscului, își pierde treptat avantajul competitiv odată cu apariția progresivă a reglementării "de sus în jos" (de exemplu, 2, 7, 15, 23, 64, 121-123). Acest dezechilibru între aceste sisteme în curs de dezvoltare în timpul adolescenței poate duce la o vulnerabilitate sporită față de comportamentele care iau risc și la o sensibilitate crescută la proprietățile motivaționale ale substanțelor abuzive.
Această analiză oferă dovezi comportamentale, clinice și neurobiologice pentru disociarea acestor sisteme subcortico-cortico în mod evolutiv. Datele privind comportamentul din cadrul sarcinilor de laborator și evaluările de auto-evaluare administrate copiilor, adolescenților și adulților (de exemplu, 18, 20, 37, 42) sugerează o evoluție curbilinară a căutării de senzație cu o inflexiune de vârf aproximativ între 13 și 17 ani, în timp ce impulsivitatea scade pe tot parcursul dezvoltării într-un mod liniar de la copilărie până la maturitate. Studiile privind imagistica umană prezintă modele de activitate în regiunile subcortice ale creierului sensibile la recompensă (striatum ventral) care paralel cu datele comportamentale. În mod specific, ele prezintă un tipar curbilinar al dezvoltării în aceste regiuni, iar amploarea răspunsului lor este asociată cu comportamentele care asumă riscuri. În contrast, regiunile prefrontale, importante în reglarea de sus în jos a comportamentului, prezintă un model liniar de dezvoltare care paralel cu cele observate în studiile comportamentale ale impulsivității. Mai mult, tulburările clinice cu probleme de control al impulsurilor arată o activitate prefrontală mai mică, legând în continuare substraturile neurobiologice cu constructul fenotipic al impulsivității.
Tensiunea dintre regiunile subcortice în raport cu regiunile corticale prefrontale în această perioadă poate servi drept un posibil mecanism pentru asumarea riscului sporit observat, inclusiv utilizarea și abuzul de alcool și droguri. Majoritatea adolescenților au încercat alcoolul 93, dar acest lucru nu duce în mod necesar la abuzuri. Persoanele cu o mai mică reglementare de sus în jos pot fi deosebit de susceptibile la abuzul de alcool și substanțe, așa cum sugerează studiile populațiilor cu risc înalt care prezintă deficiențe în funcționarea frontală înainte de consumul de alcool și de droguri (de ex. 116, 117). În contextul modelului nostru neurobiologic de adolescență, acești indivizi ar avea un dezechilibru și mai mare în controlul cortico-subcortic. Aceste descoperiri sunt, de asemenea, în concordanță cu constatările clinice din populațiile ADHD care prezintă activitate prefrontală redusă și sunt de patru ori mai susceptibile de a dezvolta o tulburare de utilizare a substanței în comparație cu controalele sănătoase 124. Acest dezechilibru al controlului cortico-subcortic ar fi suplimentat de insensibilitatea adolescenței față de efectul motor și sedativ al alcoolului, care altfel ar putea ajuta la limitarea aportului și influențele pozitive ale alcoolului în facilitarea socială care pot încuraja în continuare consumul de alcool 104. După cum arată Steinberg și colegii 23, 41, comportamentele cele mai riscante - incluzând consumul de alcool și substanțe - apar în situații sociale. Astfel, utilizarea alcoolului și a drogurilor poate fi încurajată și menținută de colegii atunci când acest comportament este evaluat.
Una dintre provocările legate de activitatea de dependență este dezvoltarea de markeri biobehaviorali pentru identificarea timpurie a riscului de abuz de substanțe și / sau pentru evaluarea rezultatelor intervențiilor / tratamentelor. Constatarile noastre sugereaza ca provocarile comportamentale care necesita atat controlul cognitiv in prezenta indici tentante apetitoare pot fi markeri potentiali folositori. Exemplu de astfel de teste comportamentale includ sarcinile de jocuri de noroc cu condiții de risc înalt și scăzut sau "cald" și "rece" descrise în această revizuire 18, 37 sau simple sarcini de control al impulsurilor care necesită suprimarea unui răspuns la un tactic apetit / tentant 20. Aceste sarcini amintesc de întârzierea sarcinii de satisfacere a lui Mischel 125. De fapt, performanța privind sarcinile simple de control al impulsurilor, cum ar fi acestea la adolescenți și adulți, a fost asociată cu performanța lor ca și copii mici cu privire la întârzierea satisfacției 28, 29. Mischel și colegii au arătat nivelul ridicat al stabilității și al valorii predictive a acestei sarcini în viața ulterioară. În ceea ce privește abuzul de substanțe, acestea au arătat că abilitatea de a întârzia satisfacerea copilului, a prezis mai puțin abuzul de substanțe (de exemplu, cocaina) mai târziu în viață 126. În activitatea noastră actuală, începem să utilizăm o combinație a acestor sarcini pentru a identifica substraturile neuronale ale acestei abilități de a înțelege în continuare factorii de risc potențiali pentru abuzul de substanțe.
În mod colectiv, aceste date sugerează că, deși adolescenții în grup sunt considerați a fi riscanți 41, unii adolescenți vor fi mai predispuși decât alții să se angajeze în comportamente riscante, punându-le la un risc potențial mai mare pentru rezultate negative. Cu toate acestea, riscul poate fi destul de adaptabil în mediile potrivite. Deci, mai degrabă decât încercarea de a elimina comportamentul de asumare a riscului la adolescenți, care până acum nu a fost o întreprindere de succes 23, o strategie mai constructivă ar putea fi aceea de a oferi acces la activități riscante și interesante (de exemplu, programe după școală cu alpinism pe pereți) în condiții controlate și limitează oportunitățile de asumare a riscurilor dăunătoare. Deoarece creierul adolescent este o reflectare a experiențelor, cu aceste oportunități de asumare a riscurilor în siguranță, adolescentul poate modela comportamentul pe termen lung prin reglarea fină a legăturilor dintre regiunile de control de sus în jos și unitățile ascendente cu maturitatea acestei circuite. Alte strategii de succes sunt terapiile comportamentale cognitive care se concentrează asupra abilităților de refuz, sau asupra controlului cognitiv, pentru a reduce comportamentele riscante 127. Constatarile subliniaza importanta de a lua in considerare variabilitatea individuale atunci cand se examineaza relatii complexe creier-comportament legate de asumarea riscului si impulsivitate in populatiile de dezvoltare. Mai mult, aceste diferențe individuale și de dezvoltare pot contribui la explicarea vulnerabilității anumitor indivizi față de asumarea de risc asociată cu consumul de substanțe și, în cele din urmă, cu dependența.
Mulţumiri
Această lucrare a fost susținută în parte de NIDA R01 DA018879, NIDA de formare pre-doctorală DA007274, familia Mortimer D. Sackler, fondul Dewitt-Wallace și de către Weill Cornell Medical College Citigroup Biomedical Imaging Center și Imaging Core.
;
