Rolul pubertatii in dezvoltarea creierului adolescent (2010)

Abstract

INTRODUCERE

Adolescența este perioada de maturizare fizică, cognitivă și socială între copilărie și vârsta adultă [Lerner și Steinberg, ²⁰⁰⁴; Sisk și Foster, ²⁰⁰⁴]. Începutul adolescenței apare în jurul debutului pubertății și, prin urmare, este marcat de schimbări dramatice ale nivelului hormonal și aspectului fizic (inclusiv creșterea fizică rapidă, modificări ale structurii faciale și apariția caracteristicilor sexuale secundare). În același interval, adolescenții experimentează numeroase schimbări în influențele sociale, academice și de altă natură asupra mediului și intră de obicei într-o etapă de tranziție psihologică profundă. Se spune că sfârșitul adolescenței are loc atunci când un individ a atins un rol de adult stabil, moment în care majoritatea tranzițiilor pubertare vor fi finalizate, cel puțin în țările industrializate [Choudhury, ²⁰¹⁰; Lerner și Steinberg, ²⁰⁰⁴]. De-a lungul adolescenței, există modificări în structura și funcția creierului. Dimorfismele sexuale în multe dintre aceste schimbări sugerează posibile relații cu pubertatea.

Se știe relativ puțin despre relația dintre pubertate și dezvoltarea neuronală la om. Cu toate acestea, o multitudine de dovezi din studiile pe animale neumane indică faptul că evenimentele hormonale ale pubertății au efecte profunde asupra maturizării și comportamentului creierului [Cahill, ²⁰⁰⁶; Sisk și Foster, ²⁰⁰⁴; Suliţă, ²⁰⁰⁰]. Aceste schimbări modelează percepțiile, motivațiile și repertoriul comportamental al unui individ, permițând comportamentul și independența reproductivă [Sato și colab., ²⁰⁰⁸]. În ultimii ani, un număr mic, dar în creștere, de studii comportamentale și neuroimagistice umane, inclusiv în populațiile cu perturbări endocrine, au furnizat dovezi tentative că hormonii pubertali ar putea influența structura și funcția creierului uman în curs de dezvoltare.

PUBERTY: ÎNCEPUTUL ADOLESCENței

Adolescența timpurie se caracterizează prin modificări ale corpului ca urmare a pubertății, care cuprinde trei evenimente endocrine: suprarenale, gonadarche și activarea axei de creștere [Dorn, ²⁰⁰⁶; Suliţă, ²⁰⁰⁰]. Gonadarche, care este adesea considerată pubertate în sine, este un proces biologic care începe cu activarea axei hipotalamice-hipofizară-gonadală și se încheie cu atingerea competenței de reproducere. Acest proces începe de obicei între vârstele 8 și 14 ani la femei (vârsta medie 11) și între vârstele 9 și 15 la bărbați (vârsta medie 12), ca răspuns la eliberarea pulsatilă a hormonului care eliberează gonadotropină (GnRH) din hipotalamus, care stimulează producția hipofizară de hormon luteinizant (LH) și hormon stimulator al foliculilor (FSH). LH și FSH activează modificări maturative ale gonadelor (ovare sau testicule), care răspund prin atingerea capacității de reproducere (producând gameți). Ovarele maturare și testiculele secretă, de asemenea, estrogenii gonadali și respectiv testosteronul. Aceste creșteri ale steroizilor gonadali determină, la rândul lor, modificări suplimentare ale organelor de reproducere și apariția caracteristicilor sexuale secundare [Susman și Rogol, ²⁰⁰⁴].

Adrenache, sau activarea axei hipotalamice-hipofizar-suprarenale, începe adesea mai devreme decât gonadarche, de obicei între vârsta de șase și nouă ani la femei și un an mai târziu la bărbați [Dorn, ²⁰⁰⁶; Grumbach și Styne, 2003]. Androgenii suprarenali (forme mai slabe de testosteron gonadic) încep să crească la începutul suprarenalei și continuă să crească până când ajung la un vârf în primele 20-uri [Worthman și Stallings, ¹⁹⁹⁷]. Aceste creșteri ale androgenilor suprarenali contribuie la dezvoltarea caracteristicilor sexuale secundare, cum ar fi părul axilar și pubian și modificări ale glandelor sudoripare / mirosului corpului. Este posibil ca suprarenalele să dea naștere la efecte de maturizare care încep înainte de perioada considerată de obicei adolescență; cu toate acestea, aceste efecte nu sunt bine înțelese [Dorn, ²⁰⁰⁶].

Al treilea eveniment hormonal care are loc în perioada pubertății este activarea axei de creștere, rezultând un ritm de creștere liniară în jurul vârstei 12 la fete și vârsta 14 la băieți, precum și modificări ale mărimii și compoziției corpului [Marshall și Tanner, ^{1969, 1970}].

EFECTE HORMONALE ÎN CERBĂ ȘI COMPORTAMENT

Hormonii steroizi gonadali estrogeni și testosteron, precum și omologii lor suprarenali mai slabi influențează aspectul fizic al organismului. De asemenea, afectează creierul și comportamentul. Aceste efecte sunt ipotezate să apară prin două procese relativ distincte: organizare și activare [Schulz et al., ²⁰⁰⁹; Sisk și Foster, ²⁰⁰⁴]. Efectele organizaționale apar înainte și perinat, cu valuri de testosteron masculinizând și defeminizând circuitele neuronale la bărbați și absența testosteronului rezultând într-un fenotip neural feminin. Efectele de activare apar la pubertate, deoarece hormonii steroizi gonadali acționează pe circuitele neuronale latente pentru a provoca în context comportamente reproductive ale adulților; o modernizare recentă a acestei dicotomii sugerează că evenimentele hormonale ale pubertății organizează și circuite neuronale pentru comportamentele sociale și reproductive ale adulților [Schulz și colab., ²⁰⁰⁹; Sisk și Foster, ²⁰⁰⁴]. Într-adevăr, pe baza descoperirilor obținute din studiile pe animale neumane, se sugerează că evenimentele hormonale ale pubertății declanșează o a doua perioadă de reorganizare structurală și plasticitate în creier [Sisk și Foster, ²⁰⁰⁴]. Cu toate acestea, la om, există foarte puține înțelegeri ale relațiilor specifice dintre pubertate și dezvoltarea creierului adolescenților.

Studiile efectuate pe animale indică faptul că hormonii steroizi sexuali exercită trei efecte principale asupra comportamentului la pubertate, prin structuri specifice ale creierului. Primul efect este facilitarea comportamentelor de reproducere directă, care apare în principal prin hipotalamus. Al doilea efect este prin reorganizarea regiunilor senzoriale și de asociere ale creierului, inclusiv cortexul vizual [Nunez și colab., ²⁰⁰²], amigdala și hipocamp [Hebbard și colab., ²⁰⁰³; Romeo și Sisk, ²⁰⁰¹; a se vedea, de asemenea, Shen și colab., 2010]. Aceasta are ca rezultat asociații senzoriale modificate, de exemplu, pentru mirosul sau vederea potențialilor parteneri sau concurenți sexuali [Sisk și Foster, ²⁰⁰⁴], care poate facilita unele schimbări atenționale și motivaționale la pubertate. Al treilea efect al hormonilor pubertății apare prin structuri cerebrale legate de recompensă, cum ar fi nucleul accumbens, și căi dopaminergice către cortexul prefrontal. Aceste efecte sunt necesare pentru stabilirea unei motivații puternice pentru a căuta oportunități de reproducere. De exemplu, în nucleul rozător accumbens, creșterea pubertală a circuitelor neuronale de remodelare a testosteronului influențând motivația către comportamente care caută recompensă, inclusiv comportamentul sexual [Sato și colab., ²⁰⁰⁸]. Este posibil ca hormonii adrenarchelici (DHEA și DHEAS) să înceapă să exercite efecte similare asupra creierului și comportamentului înainte de debutul gonadarchei, dar aceste efecte sunt slab înțelese. În mod clar, este nevoie de mai multe cercetări care să se concentreze pe cele mai timpurii stadii ale pubertății / adrenarchei pentru a avansa înțelegerea acestor aspecte ale dezvoltării și comportamentului creierului adolescenței și adolescenței [vezi Dorn, ²⁰⁰⁶; pentru discutie].

MĂSURAREA PUBERTĂȚII ÎN STUDII DE DEZVOLTARE A BRAINUL ADOLESCENT

Se știe relativ puțin despre modificările specifice pubertății în dezvoltarea creierului uman. Avansarea înțelegerii în aceste domenii va necesita o atenție atentă la două niveluri: conceptual și metodologic. Conceptual, aceasta va necesita dezvoltarea și perfecționarea modelelor de dezvoltare a creierului adolescenților care abordează aspecte specifice ale maturării pubertale (de exemplu, hormoni specifici) care sunt legate cauzal de aspecte specifice ale modificărilor creierului și de comportament. Metodologic, va necesita studii care sunt concepute cu selecția de eșantioane și măsuri de pubertate care să permită testarea acestor ipoteze specifice. Deoarece vârsta și maturizarea pubertară sunt adesea corelate (iar vârsta este ușor măsurată cu mare precizie și validitate, în timp ce pubertatea este adesea estimată cu măsuri categorice grosolane care nu sunt validate cu ușurință), este nevoie de studii cu modele care dezamăgesc în mod explicit pubertatea și vârsta. efecte (de exemplu, recrutarea de eșantioane care au aceeași vârstă și nivel de grad, dar diferă de maturarea pubertală, apoi de restudiere longitudinală).

Aceste obiective ridică o serie de probleme privind modul de măsurare a aspectelor specifice ale maturării pubertale în studiile umane. Pentru început, pubertatea nu este nici un eveniment scurt și nici un fenomen unitar, ci, în schimb, cuprinde mai multe procese distincte, dar care se suprapun temporal, care se extind pe mai mulți ani [Dorn, ²⁰⁰⁶]. Așa cum s-a descris anterior, aceste procese includ activarea sistemelor suprarenale, gonadale și de hormoni de creștere și, în plus, o varietate de efecte directe și indirecte, de la apariția creșterii la schimbarea imaginii de sine. Prin urmare, cea mai potrivită măsură de pubertate va depinde în parte de întrebarea specifică de cercetare din fiecare studiu.

O măsură frecventă de pubertate este Tanner Stage. Tanner stadionizarea clasifică indivizii pe o scară pubertară ordinală de la 1 la 5, pe baza dezvoltării părului pubian și a sânului la femei și a părului pubian și a dezvoltării genitale la bărbați [Tanner, ¹⁹⁷¹; Tanner și Whitehouse, ¹⁹⁷⁶]. Etalonarea cu tancuri prin examen fizic ar trebui să fie efectuată de un clinician instruit. Există mai multe limitări în ceea ce privește organizarea Tanner. Scara a fost dezvoltată cu referire la un singur grup etnic (pot exista diferențe etnice) și într-un eșantion relativ mic de copii 200. Fetele supraponderale vor tinde să fie înscrise în mod inexact, datorită dependenței de stadializare pe dezvoltarea sânului, care poate fi eronat în exces în cadrul unui examen pur vizual. În ciuda acestor limitări, stadializarea Tanner a fost considerată istoric standardul de aur pentru măsurarea pubertății [Dorn, ²⁰⁰⁶].

Având în vedere preocupările menționate mai sus, s-ar putea aștepta ca stadializarea Tanner prin examinare fizică să poată fi completată în mod util prin teste hormonale, deoarece acești măsuri hormonale suprarenale și gonadale (sau care eliberează suprarenale / gonadale) în amonte de efectele lor fizice externe. Analizele hormonale pot fi din ce în ce mai utile pentru măsurarea stadiului pubertal în viitor; cu toate acestea, în prezent nu este clar cum trebuie combinate măsurările hormonale cu (sau sunt utilizate împreună cu) alte măsuri, cum ar fi etapele Tanner [vezi Shirtcliffe și colab., ²⁰⁰⁹]. Există, de asemenea, alte probleme practice cu privire la măsurile hormonale, inclusiv costul, povara subiectului și faptul că nivelurile de hormoni pubertari diferiți fluctuează în ciclurile lunare și circadiene. S-au făcut puține cercetări prin compararea nivelurilor hormonale la diferite probe biologice (salivă, sânge, urină) cu etapele Tanner evaluate de clinician [vezi Dorn, ²⁰⁰⁶; Shirtcliffe și colab., ²⁰⁰⁹], deci nu este clar cât de multă greutate trebuie acordată nivelurilor hormonale. La un nivel conceptual, de exemplu, unele modificări neurobehaviale la pubertate pot fi rezultatul direct al creșterii nivelului hormonal pe sistemele neuronale specifice în timpul dezvoltării creierului adolescentului (și, astfel, cel mai bine cuantificate prin măsuri hormonale), în timp ce alte modificări neurobehaviorale pot reflecta influențe mai complexe (de ex. modificări ale experienței sociale care sunt mai direct legate de modificările fizice și de rolurile sociale și mai bine legate de etapele Tanner decât orice schimbare hormonală specifică).

Tancarea stadionului prin examinare fizică de către un clinician calificat poate ridica probleme practice privind adecvarea și comoditatea. Adesea, acest lucru este cel mai bine realizat în contextul efectuării unui scurt examen de „sănătate”. Adică, stadializarea Tanner poate face parte dintr-un examen de sănătate fizică normală și, prin urmare, nu ar trebui să fie asociată cu nici o stigmă sau probleme etice (dincolo de un control normal de sănătate fizică). Cu toate acestea, costul (timpul clinicianului, camera specială și echipamentul pentru un examen fizic și explicarea procedurilor pentru adolescent și familie) poate face acest lucru imposibil pentru multe studii de cercetare. Prin urmare, este util să luăm în considerare modalități alternative de cuantificare a maturizării pubertale, cum ar fi evaluările prin chestionarul cu auto-raport. Un număr relativ mare de studii au evaluat stadiul Tanner auto-evaluat (sau evaluat de părinți) folosind scala de dezvoltare Petersen [PDS; Petersen și colab., ¹⁹⁸⁸]. Acesta este un chestionar care include articole care evaluează creșterea părului, modificările pielii și creșterea creșterii, cu elemente specifice sexului, adică menarche și dezvoltarea sânului la femei, precum și creșterea genitală și părul facial la bărbați. Ca atare, PDS măsoară un scor de pubertate compus care include efectele hormonilor suprarenali și de creștere, precum și hormonii gonadali. Corelațiile cu stadiul Tanner evaluat de clinician nu sunt deosebit de mari: un studiu a constatat corelații între 0.61 și 0.67 la fetele de la 11- la 13 în cazul PDS auto-raportat [Brooks-Gunn et al., ¹⁹⁸⁷; corelațiile sunt chiar mai scăzute pentru PDS-raport parental; vezi Shirtcliffe et al. ²⁰⁰⁹]. Trebuie evaluată măsura în care aceste corelații relativ scăzute se datorează evaluării de sine inexacte sau constructelor distincte, precum efectele distincte ale suprarenalelor / creșterii față de hormonii gonadali. PDS poate fi utilizat cu precauție pentru a estima stadiul Tanner atunci când nu este posibilă o examinare fizică. Cu toate acestea, dacă întrebarea de cercetare nu privește nivelul hormonilor și stadiul Tanner, ci se referă în schimb la imaginea de sine și la conștiința de sine sau la stadiul de pubertate în raport cu semenii, se poate argumenta că PDS este cea mai relevantă măsură [vezi Dorn . ²⁰⁰⁶ pentru discutie]. În rezumat, cercetătorii ar trebui să ia în considerare în mare măsură aspectul pubertății care este cel mai relevant pentru întrebarea lor de cercetare și să aleagă măsurile de pubertate (și designul general al studiului) în consecință.

PUBERTIA ȘI DEZVOLTAREA BRAINULUI STRUCTURAL, MĂSURATE DE RMN

Apariția tehnicilor de imagistică cerebrală neinvazivă, în special imagistica prin rezonanță magnetică (RMN), a permis investigarea dezvoltării creierului uman viu. Modificările de dezvoltare care au fost delimitate folosind RMN includ modificări ale cantității de materie gri și albă și modificări ale microstructurii substanței albe.

ROLUL PUBERTĂȚII ÎN DEZVOLTAREA COGNITIVĂ

Doar un număr mic de studii empirice comportamentale s-au concentrat asupra efectului pubertății asupra unui anumit proces cognitiv. Unele dintre primele studii s-au concentrat pe prelucrarea feței. Un studiu realizat de Carey și colab. [¹⁹⁸⁰] a arătat că, în timp ce performanța într-o sarcină de recunoaștere a identității faciale s-a îmbunătățit constant în prima decadă de viață, aceasta a fost urmată de o scădere a performanței la aproximativ vârsta 12. Această scădere se poate datora pubertății, mai degrabă decât vârstei în sine, deoarece un studiu ulterior a arătat că femelele de la mijlocul pubertății s-au comportat mai rău la pre- sau post-pubertate, când aceste grupuri au fost potrivite pentru vârstă. Mai recent, au fost evidențiate dovezi pentru o „scufundare” pubertală în procesarea emoțiilor faciale [McGivern et al., ²⁰⁰²]. În acest studiu, participanții de sex masculin și feminin, în vârstă de 10-17, au efectuat o sarcină de potrivire la probă, în care fețele care arată expresii emoționale erau corelate cu cuvinte emoționale. S-a arătat o creștere a timpului de reacție de aproximativ 10 – 20% la o vârstă corespunzătoare aproximativ debutului pubertății (vârsta 10 – 11 ani la femei, 11 – 12 la bărbați), care apoi a scăzut în adolescență, atingând niveluri de prepubilitate la vârsta 16– 17. Cu toate acestea, acest studiu nu a evaluat stadiul pubertății. Aceste rezultate ar trebui acum să fie reproduse, de exemplu, cu măsuri hormonale mai exacte ale pubertății și folosind cohorte evaluate longitudinal. Studiile ulterioare ar trebui să investigheze dacă aceste rezultate sunt specifice procesării feței sau sunt un efect mai general al domeniului dezvoltării cognitive a adolescenților.

ROLUL PUBERTĂȚII ÎN DEZVOLTAREA BRAINULUI FUNCȚIONAL, MĂSURAT DE FMRI

Un număr foarte mic de studii funcționale de neuroimagistică efectuate până în prezent au inclus măsuri de pubertate. Cu toate acestea, o serie de studii RMN funcționale pentru adulți și adolescenți (RMN) arată diferențe de gen în activitatea neuronală într-o serie de paradigme cognitive (o revizuire completă a acestor constatări este dincolo de sfera acestui articol). Unele diferențe de gen se pot datora efectelor hormonilor sexuali prenatali, efectelor independente de pubertate ale genelor codificate pe cromozomii sexuali sau efectelor de mediu specifice genului de-a lungul vieții. Cu toate acestea, anumite dintre aceste efecte pot fi atribuite pubertății. Aceste efecte ar putea fi mediate de efecte asupra cuplării neuronale-hemodinamice, prin efecte organizaționale sau de activare asupra receptivității neuronale, influențe asupra procesării cognitive sau prin influențe indirecte ale tranzițiilor pubertale asupra procesării cognitive prin stereotipuri și identitate. Sunt necesare studii suplimentare pentru a elucida aceste relații posibile.

Mai multe studii RMN au fost efectuate la populații cu perturbări endocrine. Deși rezultatele sunt dificil de interpretat în ceea ce privește pubertatea și adolescența tipice (aceste populații sunt anormale hormonal înainte de debutul pubertății), acestea oferă dovezi convergente că determinanții sau corelațiile pubertății influențează activitatea funcțională a creierului. De exemplu, un studiu fMRI realizat de Mueller și colab. [²⁰⁰⁹] a comparat activitatea creierului în timpul unei sarcini de prelucrare a emoțiilor faciale între bărbații adolescenți cu hiperandrogenism familial (provocând excesul de testosteron de la o vârstă fragedă). În raport cu controalele, grupul cu testosteron în exces a arătat o activitate hipocampală crescută în timpul procesării fricii, precum și răspunsuri comportamentale mai rapide la fețele care prezintă expresii temătoare. Într-un studiu fMRI realizat de Ernst și colab. [²⁰⁰⁷], șapte adolescenți de sex masculin și șapte femei cu hiperplazie suprarenală congenitală (care rezultă în exces de testosteron in utero) au fost comparate cu controale adaptate vârstei și sexului într-o sarcină similară de procesare a emoțiilor faciale. Spre deosebire de studiul lui Mueller și colab., Nu au fost raportate diferențe de grup la nivelul hipocampului. Cu toate acestea, în grupul clinic de sex feminin, a existat o activitate amigdală îmbunătățită în timpul procesului de frică și furie, în raport cu controalele feminine. Activitatea îmbunătățită a amigdalei la grupul clinic feminin a fost similară cu cea la controalele de sex masculin, ceea ce sugerează un efect mediator al testosteronului.

CONCLUZIE

Pubertatea reprezintă o perioadă de tranziție profundă în ceea ce privește impulsurile, emoțiile, motivațiile, psihologia și viața socială. Dovezi recente ale studiilor RMN în dezvoltare au sugerat că stadiul pubertății ar putea juca un rol important în dezvoltarea creierului adolescenților, poate mai mult decât vârsta cronologică. Sunt necesare studii suplimentare privind comportamentul și neuroimagistica, în care se iau măsuri precise și fiabile de pubertate, pentru a arunca lumină asupra modului în care hormonii pubertății influențează dezvoltarea structurii și funcției creierului. În mod clar, există o valoare deosebită în realizarea unei mai bune înțelegeri a relațiilor dintre creier, cogniție, comportament și pubertate. Cu toate acestea, aceste obiective vor necesita progrese conceptuale și metodologice, concentrându-se pe modalitatea de a integra cel mai bine diferitele măsuri pubertare în studiile de dezvoltare ale creierului adolescenței și maturizarea comportamentului.

recunoasteri

REFERINȚE