Nevrobiologija mladostniških možganov in vedenje: posledice za motnje uporabe snovi (2010)

Predstavitev

Mladostnost je prehodno obdobje razvoja, ko sočasno prihaja do številnih sprememb, vključno s fizičnim zorenjem, prizadevanjem za neodvisnost, večjo izrazitostjo družbenih in vrstniških interakcij ter možganskim razvojem ^1-3. To razvojno obdobje je tudi čas, za katerega je značilno, da je tvegano vedenje, vključno z eksperimentiranjem z drogami in alkoholom, kriminalno dejavnostjo in nezaščitenim seksom. Razumevanje nevronske osnove tega tveganega vedenja je ključno pri ugotavljanju, kateri najstniki bi lahko bili ogroženi zaradi slabih izidov, kot sta odvisnost od snovi in ​​zlorabe.

Postavljene so številne hipoteze, zakaj se mladostniki lahko vpletejo v impulzivno in tvegano vedenje. Tradicionalni prikazi mladostništva kažejo, da gre za razvojno obdobje, povezano s postopno večjo učinkovitostjo kognitivnih nadzornih zmogljivosti. Ta učinkovitost kognitivnega nadzora je opisana kot odvisna od zorenja predfrontalne skorje, kar dokazuje s slikanjem ^4-7 in post mortem študije^8-10 prikazovanje stalnega strukturnega in funkcionalnega razvoja te regije tudi v mladosti.

Izboljšana kognitivna kontrola z razvojem predfrontalne skorje je skladna z linearnim povečanjem te sposobnosti od otroštva do odraslosti. Kljub temu premajhne izbire in dejanja, opažena v mladostništvu, predstavljajo razvojno gibanje ¹¹ to je edinstveno iz otroštva ali odraslosti, kar dokazuje Nacionalni center za zdravstveno statistiko o mladostnikovem vedenju in umrljivosti ¹². Če bi bila kognitivna kontrola in nezrela prefrontalna skorja osnova samo za vedenje premajhne izbire, bi morali biti otroci zaradi svojih manj razvitih predfrontalne skorje in kognitivnih sposobnosti videti izjemno podobni ali domnevno slabši od mladostnikov. ². Ta pregled obravnava glavno vprašanje, kako se možgani spreminjajo med mladostjo, kar lahko razloži nagibe v tveganem in impulzivnem vedenju. Poleg tega ponujamo primere, kako lahko uporaba alkohola in drog v tem razvojnem obdobju še poslabša te spremembe in lahko privede do poznejših zlorab in odvisnosti.

Za natančno zajemanje kognitivnih in nevrobioloških sprememb med mladostnostjo je treba to obdobje obravnavati kot prehodno in ne kot enkratni posnetek v času ³. Z drugimi besedami, za razumevanje tega razvojnega obdobja so prehodi v adolescenco in zunaj nje potrebni za razlikovanje različnih lastnosti tega obdobja glede na druge časovne točke v razvoju. Zato so empirični podatki, ki vzpostavljajo razvojne usmeritve od otroštva do odraslosti za kognitivne in nevronske procese, bistvenega pomena za karakterizacijo teh prehodov in še pomembneje za omejevanje kakršnih koli interpretacij o spremembah možganov ali vedenja v mladostništvu.

Drugič, natančne upodobitve mladostništva zahtevajo natančno določitev fenotipske značilnosti tega obdobja. Na primer, na vedenjski ravni so mladostniki pogosto označeni kot impulzivni in večji tveganji, s katerimi se ti konstrukti uporabljajo skoraj sinonimno. Kljub temu pa so ti konstrukti razločni, zato je to razlikovanje pomembno za opis njihovih razvojnih usmeritev in nevronskih podlag. Predstavljamo vedenjske, klinične in nevrobiološke dokaze, ki kažejo, da je tveganje bolj povezano z občutljivostjo za okoljske spodbude (iskanje občutkov), medtem ko je impulzivnost povezana s slabim kognitivnim nadzorom od zgoraj navzdol.

Za teoretično utemeljevanje empiričnih ugotovitev ponujamo verjeten nevrobiološki model mladostništva in predlagamo, kako lahko razvoj v tem času privede do povečanja ranljivosti za zlorabo alkohola in drog. Namen tega pregleda ni psihopatologizirati mladostništvo, temveč razložiti, zakaj so nekateri najstniki, drugi pa niso izpostavljeni zlorabi snovi. Kot taki skušamo določiti potencialne biološke in vedenjske označevalce za zgodnjo identifikacijo in za oceno rezultatov intervencij.

Nevrobiološki model adolescence

Nevrobiološki model mladostnikovega razvoja ² ki temelji na modelih glodalcev ^{13, 14} in nedavne slikovne študije mladostništva ^{6, 7, 15-20} je upodobljen Slika 1. Ta model prikazuje, kako je treba podkortična in prefrontalna kontrolna območja od zgoraj navzdol obravnavati kot vezje. Risanka prikazuje različne razvojne usmeritve za signaliziranje teh regij, pri čemer se limbične projekcije razvijajo prej kot regije predfrontalnega nadzora. V skladu z modelom je mladostnik v mladosti odvisen od funkcionalno zrelega subkortikalnega glede na manj zrelo kortikalno vezje (tj. Neravnovesje v odvisnosti od sistemov) v primerjavi z otroki, za katere se ta frontolimbična vez še razvija; in v primerjavi z odraslimi, za katere so ti sistemi popolnoma zreli. Z razvojem in izkušnjami se funkcionalna povezanost med temi regijami krepi in zagotavlja mehanizem za modulacijo subkortikalnih sistemov od zgoraj navzdol ⁷. Tako je frontostriatalno vezje, skupaj s funkcionalno krepitvijo povezav znotraj tega vezja, tisto, kar lahko zagotavlja mehanizem za razlago sprememb tako impulzivnosti kot tudi tveganj, opaženih v celotnem razvoju.

Slika 1

Karikaturni model interakcij ventralne strijatalne in prefrontalne skorje (PFC) med razvojem. Globoka barva označuje večjo regionalno signalizacijo. Linija predstavlja funkcionalno povezljivost, s polno črto, ki označuje zrelo povezavo, s pikčasto črto pa nakazuje ...

Ta model je skladen s prejšnjimi ^21-24 ker je podlaga za nelinearna pregiba, opažena v vedenju od otroštva do odraslosti, zaradi zgodnejšega zorenja podkortičnih projekcij glede na manj zrele prefrontalne. Konkretno triadski model ²¹ predlaga, da ima motivirano vedenje tri različna nevronska vezja (pristop, izogibanje in regulativni). Sistem pristopa večinoma nadzira ventralni striatum, sistem izogibanja amigdala in nazadnje, regulacijski sistem predfrontalni korteks ²⁵. Trenutni model se v veliki meri razlikuje od drugih po tem, da je utemeljen z empiričnimi dokazi o možganskih spremembah ne le pri prehodu iz mladostništva v odraslost, temveč tudi pri prehodu v mladostništvo od otroštva in kasneje iz adolescenca v odraslost. Poleg tega model ne nakazuje, da sta striatum in amigdala specifična za pristop in izogibanje vedenju glede na nedavne študije, ki kažejo na valenčno neodvisnost teh struktur ²⁶ampak so to sistemi, ki so pomembni pri zaznavanju motivacijsko in čustveno znakov v okolju, ki lahko pristransko obnašajo. V tem pregledu opisujemo najnovejše dokaze iz vedenjskih in človeških slikovnih študij mladostništva v kontekstu našega modela, ki ponazarja prehod iz otroštva v odraslost.

Fenotipska karakterizacija adolescence

Sposobnost upreti skušnjavi v prid dolgoročnim ciljem je oblika kognitivnega nadzora. Šteje se, da so izpadi te sposobnosti v središču mladostniškega tveganega vedenja ²⁷. Kognitivni nadzor, ki vključuje odpor do skušnjave ali zamude pri takojšnjem zadovoljevanju, je bil preučen v okviru socialne, razvojne in kognitivne psihologije. Razvojno so to sposobnost izmerili tako, da smo ocenili, kako dolgo se lahko malček upira takojšnji nagradi (npr. Piškotu) v prid poznejše nagrade (npr. Dva piškota) ²⁸. Čeprav se posamezniki v tej sposobnosti razlikujejo tudi kot odrasli, razvojne študije kažejo na razvojna obdobja, ko je posameznik morda še posebej dovzeten za skušnjave. Ta sposobnost je bila opisana kot oblika nadzora impulzov ²⁹ in je večplasten ^{30, 31}, vendar ga je mogoče operativno opredeliti kot zmožnost doseganja ciljno usmerjenega vedenja ob vidnih, konkurenčnih vložkih in akcijah ³².

V preteklosti so razvojne študije pokazale nenehno izboljšanje sposobnosti kognitivne kontrole od dojenčka do odraslosti ³³. To opazovanje podpira veliko vedenjskih dokazov iz eksperimentalnih paradigem v nadzorovanih laboratorijskih nastavitvah, vključno s paradigmami, kot so naloga Go-NoGo, Simonova naloga in paradigme preklopa opravil, ki od udeležencev zahtevajo, da preglasijo prevladujoč odziv, da dosežejo pravilen ^{32, 34}. Ko pa je koristno zatreti odziv na spodbujevalne naloge, kognitivni nadzor trpi ²⁰. Ta zmanjšan nadzor je še posebej očiten v obdobju adolescence, ko so najbolj optimalne izbire pri spolnem in z drogami vedenju ^{3, 11, 12, 14}. Ta opažanja kažejo, da so razvojne usmeritve v kognitivnem nadzoru zapletene in jih lahko moduliramo s čustveno nabitimi ali krepitvenimi konteksti (npr. Socialnimi in spolnimi interakcijami), v katerih kognitivni nadzor zahteva interakcijo z motivacijskimi gibi ali procesi.

Motivacija lahko kognitivni nadzor modulira na vsaj dva načina. Prvič, nagrajena za uspešnost pri določeni nalogi lahko ljudi dela težje in na koncu deluje bolje, kot kadar ni nagrajena ¹⁷. Drugič, zmožnost izvajanja nadzora se lahko izpodbija, kadar je to potrebno, da zavira misli in dejanja v prid apetitnim znakom ²⁰. Nedavne študije o razvoju mladostnikov so začele primerjati kognitivno nadzorno sposobnost v relativno nevtralnem in motivacijskem kontekstu. Te študije kažejo na spremembo občutljivosti okoljskih znakov, zlasti na podlagi nagrad na različnih razvojnih točkah, in nakazujejo edinstven vpliv motivacije na kognicijo v mladostniških letih.

V naslednjem razdelku bomo izpostavili nekaj najnovejših študij o tem, kako je mladostno vedenje različno pristransko v čustveno nabitih okoliščinah glede na odrasle.

Na primer Ernst in sodelavci ^{35, 36} preučil uspešnost antisakadne naloge z obljubo finančne nagrade za natančno izvedbo na nekaterih preskušanjih, pri drugih pa ne. Rezultati so pokazali, da je obljuba o nagradi olajšala kognitivno vedenje mladostnikov bolj kot pri odraslih, ugotovitev, ki se je ponovila ¹⁷ pred kratkim pa so jo razširili tudi na socialne nagrade (npr. srečne obraze ²⁰).

Medtem ko prejšnji primeri ponujajo primere za večjo uspešnost pri najstnikih s spodbudami, lahko nagrade tudi zmanjšajo uspešnost pri zatiranju odzivov na nagrade, ki vodijo do visokega dobička. Na primer z uporabo naloge na srečo, v kateri so bile povratne informacije o nagradi posredovane takoj med odločanjem ("vroče" preizkušnje, ki so povečale afektivno vzburjenje zaradi naloge) ali zadrževane do odločitve ("hladno" namerno preizkušanje odločanja), Figner in sodelavci ³⁷ pokazali, da so mladostniki nesorazmerno bolj tvegali igre na srečo v primerjavi z odraslimi, vendar le v "vročem" stanju. S podobno nalogo, igralniško nalogo Iowa, Cauffman in sodelavci ³⁸ so pokazali, da ta občutljivost za nagrade in spodbude dejansko doseže vrhunec v mladostništvu, s stalnim naraščanjem od poznega otroštva do mladostništva v nagnjenosti k igranju z ugodnejšimi kroglicami kart in nato kasnejšem upadu od pozne mladosti do odraslosti. Te ugotovitve ponazarjajo krivo-funkcijsko funkcijo, ki sega približno med 13 in 17 in nato upada. ²⁷. Medtem ko so predhodne ugotovitve naloge v igralnici v Iowa kaznovale linearno povečanje uspešnosti s starostjo ³⁹, te študije niso gledale na starost nenehno in niso preučevale samo preskušanj z ugodnimi krovi kart.

Nedavne študije kažejo, da lahko družbeni kontekst, zlasti vrstniki, služijo tudi kot motivacijska iztočnica in lahko zmanjšajo kognitivni nadzor med adolescenco. Pokazalo se je, da je stopnja, v kateri mladostniki vrstniki uživajo snovi, neposredno sorazmerna s količino alkohola ali nezakonitih snovi, ki jih bo mladostnik uporabil sam ⁴⁰. Z uporabo simulirane naloge vožnje Gardner in sodelavci ⁴¹ so pokazali, da mladostniki sprejemajo bolj tvegane odločitve v prisotnosti vrstnikov kot kadar so sami in da se te tvegane odločitve linearno zmanjšujejo s starostjo ^{23, 40}.

Skupaj te študije kažejo, da so v mladostni dobi motivacijski nalogi za potencialno nagrado še posebej vidni in lahko vodijo do boljšega učinka, če se zagotovi kot ojačevalec ali nagrajen rezultat, vendar do bolj tveganih odločitev ali premajhnih odločitev, če jih dobimo kot iztočnico. V slednjem primeru lahko motivacijska iztočnica zmanjša učinkovito ciljno usmerjeno vedenje. Poleg tega te študije kažejo, da se občutljivost za nagrajevanje in vedenje, ki išče občutke, razlikujeta od impulzivnosti z zelo različnimi razvojnimi vzorci (krivožarna funkcija v primerjavi z linearno funkcijo). To razliko je razvidno iz nedavne študije Steinberga in sod. ⁴² z uporabo samoporočalnih ukrepov za iskanje občutkov in impulzivnosti. Preizkusili so, ali se pogosto povezujejo konstrukti, ki iščejo občutke in impulzivnost, po različnih časovnih razporedih pri skoraj posameznikih 1000 v starosti med 10 in 30. Rezultati so pokazali, da so razlike v iskanju občutkov s starostjo sledile krivočrtnemu vzorcu, vrhovi iskanja občutka pa so se med 10 in 15 leti povečevali, nato pa upadali ali ostali stabilni. V nasprotju s tem so starostne razlike v impulzivnosti sledile linearnemu vzorcu, zmanjševanje impulzivnosti s starostjo pa linearno (glej Slika 2 plošča A). Te ugotovitve skupaj z laboratorijskimi ugotovitvami kažejo, da je povečana izpostavljenost tveganju v mladostništvu "lahko posledica kombinacije sorazmerno večjih nagnjenj k iskanju vznemirjenja in sorazmerno nezrelih zmožnosti samokontrole, ki so značilne za to obdobje razvoja." ⁴².

Slika 2

Ilustracija različnih razvojnih tečajev za iskanje občutkov in impulzivnosti. Plošča A. Pregled čutenja in impulzivnosti kot funkcija starosti (prilagojeno od ⁴²). Panel B. Pregled vzorcev aktivnosti v možganskih regijah, občutljivih za nagrajevanje ...

Nevrobiologija adolescence

Kot je označeno v našem modelu mladostništva, sta dve ključni regiji, vpleteni v kognitivno in motivacijsko vedenje, predfrontalna skorja, za katero je znano, da je pomembna za kognitivni nadzor ⁴³ ter striatum, ki je ključnega pomena pri odkrivanju in spoznavanju novih in nagrajevalnih napak v okolju ⁴⁴. Poudarjamo nedavno slikanje živali in ljudi na nevrobioloških spremembah, ki podpirajo te motivacijske in kognitivne sisteme v celotnem razvoju v okviru prejšnjih vedenjskih ugotovitev o razvoju iskanja občutka in impulzivnosti. Za utemeljevanje ugotovitev uporabljamo prej opisani model neravnovesja linearnega razvoja prefrontalnih regij od zgoraj navzdol glede na krivuljsko funkcijo za razvoj progastih regij od spodaj navzgor, ki sodelujejo pri odkrivanju vidnih znakov. Ključnega pomena je preučitev vezja in ne specifičnih regionalnih sprememb, zlasti znotraj frontostriatalnih vezij, ki so osnova različnih oblik ciljno usmerjenega vedenja. Ta perspektiva odmakne polje od preučevanja, kako vsaka regija dozoreva izolirano, do načina, kako lahko medsebojno delujejo v okviru medsebojno povezanih vezij.

Semena živalskih in človeških del so pokazala, kako strijatalna in prefrontalna kortikalna območja oblikujejo ciljno usmerjeno vedenje ^{7, 27, 37, 38, 44}. Uporaba posnetkov z eno enoto pri opicah, Pasupathy & Miller ⁴⁵ pokazali, da že pri zgodnjem učenju nabora nagrad za nagrado zelo zgodnja aktivnost v striatumu predstavlja temelj za nagrade, ki temeljijo na nagradi, medtem ko se pozneje vključijo bolj premišljeni predfrontalni mehanizmi za ohranjanje vedenjskih rezultatov, ki lahko optimizirajo največje koristi, so bili ponovljeni v študijah lezije ^46-48. Vloga striatuma pri zgodnjem časovnem kodiranju nagrad za nagrado pred začetkom aktivacije v predfrontalnih regijah je bila razširjena tudi na ljudi ⁴⁹. Te ugotovitve kažejo na razumevanje interakcij med regijami (skupaj z njihovimi sestavnimi funkcijami); znotraj frontostriatalnega vezja je ključnega pomena za razvoj modela kognitivnega in motivacijskega nadzora v adolescenci.

Frontostriatalna vezja so v mladostni dobi precej razdelana ^50-53 ki so še posebej dramatične v dopaminskem sistemu. Vrhovi gostote dopaminskih receptorjev, D1 in D2 v striatumu se pojavijo zgodaj v adolescenci, čemur sledi izguba teh receptorjev v mladi odrasli dobi ^54-56. V nasprotju s tem prefrontalna skorja ne kaže najvišje gostote receptorjev D1 in D2 do pozne adolescence in mlade odraslosti ^{57, 58}. Podobne spremembe v razvoju so se pokazale tudi v drugih sistemih, povezanih z nagrajevanjem, vključno s kanabinoidnimi receptorji ⁵⁹. Nejasno je, kako se lahko spremembe v dopaminskih sistemih nanašajo na motivirano vedenje, saj ostaja polemika o tem, ali občutljivost za nagrajevanje modulirajo dopaminski sistemi (npr. ^{60, 61}) in ali je posledica manj aktivnih ali preobčutljivih dopaminskih sistemov (npr. ^{62, 63}). Vendar pa so glede na dramatične spremembe v dopaminskem krogu med mladostnostjo verjetno povezane s spremembami občutljivosti na nagrade, ki se razlikujejo od otroštva ali odraslosti ^{50, 64}. Poleg pomembnih sprememb dopaminskih receptorjev obstajajo tudi dramatične hormonske spremembe, ki se pojavijo v mladostništvu, ki vodijo v spolno zrelost in vplivajo na funkcionalno aktivnost v frontostriatalnih vezjih ⁶⁵vendar je podrobna razprava zunaj obsega tega prispevka, glej ^{66, 67} za podrobne preglede na to temo.

Študije slikanja na ljudeh so začele nuditi podporo za krepitev povezav dopamina bogatega frontostriatalnega vezja v celotnem razvoju. Uporaba difuzijskega tenzorskega slikanja in funkcionalne magnetne resonance (fMRI), Casey in sodelavci ^{68, 69} in drugi ⁷⁰ so pokazale večjo trdnost pri distalnih povezavah znotraj teh vezij v celotnem razvoju in so povezale moč povezave med predfrontalno in strijatalno regijo s sposobnostjo učinkovitega izvajanja kognitivne kontrole pri tipično in atipično razvijajočih se osebah ^{68, 69}. Te študije prikazujejo pomen signalizacije znotraj kortikostriatalnega vezja, ki podpira sposobnost učinkovitega vključevanja v kognitivni nadzor.

Prav tako obstajajo številni dokazi iz človekovih funkcionalnih študij nevrografskih slik o tem, kako medsebojni podkožni sistemi, kot sta striatum in predfrontalna skorja, medsebojno vplivajo, da privedejo do tveganega vedenja pri mladostnikih ⁷¹. Večina slikovnih raziskav se je osredotočila na eno ali drugo regijo, ki kažejo, da je predfrontalna skorja mislila, da bo podpirala starostno izboljšanje kognitivnega nadzora ^72-78 je podložno zorenje ^{4, 79, 80} medtem ko se strijatalne regije, občutljive za novosti in manipulacije z nagrajevanjem, razvijejo prej ^{74, 81}. Več skupin je pokazalo, da mladostniki v pričakovanju in / ali prejemu nagrade v primerjavi z odraslimi kažejo povečano aktivacijo ventralnega striatuma. ^{6, 15, 17, 18}, drugi pa poročajo o hipo-odzivnosti ⁸².

Galvan in sodelavci so opravili eno prvih raziskav, ki so preučile procese, povezane z nagrajevanjem, v celotnem spektru razvoja od otroštva do odraslosti ⁶ pri 6 do 29 let. Pokazali so, da je ventralna strijatalna aktivacija občutljiva na različne višine denarne nagrade ⁴⁹ in da je bil ta odziv v mladostništvu pretiran, glede na otroke in mladostnike ⁶ (Glej Slika 3), kar kaže na povečanje signala ⁶ ali bolj trajna aktivacija ⁸³. V nasprotju z vzorcem v ventralnem striatumu so orbitalni prefrontalni predeli v teh obdobjih dolgotrajno napredovali (Slika 2b).

Slika 3

Ventral Striatal aktivnost za nagrajevanje in povezovanje s tveganji. Lokalizacija ventralnega striatuma v osni ravnini (levi panel), ki se aktivira z nagrado (srednja plošča) in je povezana s tveganjem (desna plošča) (prilagojeno iz ^{6, 16})

Toda kako se to izboljšanje signalizacije v ventralnem striatumu nanaša na vedenje? V nadaljnji študiji Galvan in sodelavci ¹⁶ preučil povezavo med aktivnostjo v ventralnem striatumu do velikega denarnega nagrajevanja z merili osebnostnih lastnosti tveganj in impulzivnosti. V njenem vzorcu med 7 in 29 letom je bilo pridobljeno lestvico anonimnih ocen za samoporočanje za tvegano vedenje, zaznavanje tveganja in impulzivnost. Galvan in sod. je pokazala pozitivno povezanost med ventralno strijatalno aktivnostjo do velike nagrade in verjetnostjo vključevanja v tvegano vedenje (gl Slika 3) Te ugotovitve so skladne s študijami slikanja pri odraslih, ki kažejo ventralno strizijsko aktivnost s tveganimi odločitvami ^{84, 85}.

Da bi nadalje podprli povezavo med tveganim vedenjem mladostnikov in občutljivostjo za nagrado, kot jo indeksira pretiran ventralni striatni odziv, Van Leijenhorst in sodelavci ¹⁸ preizkusil to povezavo z uporabo igre na srečo. Naloga je vključevala igre na srečo z nizkim tveganjem z veliko verjetnostjo pridobitve majhne denarne nagrade in igre z visokim tveganjem z manjšo verjetnostjo za pridobitev večje denarne nagrade. Rezultati fMRI potrjujejo, da so bile izbire z visokim tveganjem povezane z regrutacijo ventralne strije, medtem ko so bile odločitve z nizkim tveganjem povezane z aktivacijo v ventralni medialni prefrontalni skorji. Te ugotovitve so skladne s hipotezo, da je tvegano vedenje v mladostništvu povezano z neravnovesjem, ki ga povzročajo različne razvojne usmeritve podkortičnih nagrad in predfrontalnih regulativnih možganskih regij, ki so skladne z našim nevrobiološkim modelom mladostništva.

V študiji Galvan se zdi, da obstaja povezava med tveganim vedenjem in ventralno strijatalno aktivacijo ¹⁶ med ventralno striatalno aktivnostjo z impulzivnostjo niso poročali. Ravno tako so bile ocene impulzivnosti povezane s starostjo, kar je skladno s številnimi slikarskimi študijami, ki so pokazale linearni razvoj s starostjo pri prefrontalnem kortikalnem rekrutiranju med nalogami nadzora impulza. ^{7, 75, 77} (in glej ocene avtorja ^{34, 86}). Poleg tega so nedavne študije pokazale, da ocene impulzivnosti obratno korelirajo z volumnom ventralne medialne prefrontalne skorje v vzorcu zdravih fantov (7 – 17yrs) ⁸⁷. Končno študije kliničnih populacij, za katere so značilne težave z impulzivnostjo, kot je ADHD, kažejo na moten nadzor impulza in zmanjšano aktivnost v predfrontalnih regijah v primerjavi s kontrolami, ^{88, 89} vendar ne pokažite okrepljenih odzivov na spodbude ⁹⁰.

Te ugotovitve zagotavljajo nevrobiološko empirično podporo za disociacijo konstruktov, povezanih s prevzemanjem tveganja in občutljivostjo za nagrajevanje od impulzivnosti, pri čemer prvi prikazuje krivočrtni vzorec, drugi pa linearni vzorec (glej Slika 2 B). Tako mladostne izbire in vedenja ni mogoče razložiti z impulzivnostjo ali dolgotrajnim razvojem samega predfrontalnega korteksa. Namesto tega je treba razmišljati o motivacijskih podkortičnih regijah, ki pojasnjujejo, zakaj se mladostniško vedenje ne razlikuje samo od odraslih, ampak tudi od otrok. Tako se zdi, da ventralni striatum igra vlogo pri nivoju vznemirjenja ^{82, 91} in pozitivno vpliva ¹⁵ ob prejemu nagrad, pa tudi nagnjenosti k iskanju občutkov in tveganju ^{16, 91}. Še pomembneje je, da te ugotovitve kažejo, da so nekateri posamezniki v adolescenci morda bolj nagnjeni k tveganim vedenjem zaradi razvojnih sprememb v sozvočju z variabilnostjo v posameznikovi nagnjenosti k tveganim vedenjem, ne pa zaradi preprostih sprememb impulzivnosti.

Znanstveno področje, ki je bilo deležno manj pozornosti, je določanje, kako se kognitivni nadzor in motivacijski sistemi med razvojem medsebojno povezujejo. Kot smo že omenili, Ernst in sodelavci ^{35, 36} pokazala, da je obljuba denarne nagrade mladostnikom olajšala kognitivni nadzor bolj kot pri odraslih. Geier in sod. ¹⁷ so pred kratkim identificirali nevronske podlage te kognitivne regulacije z uporabo različice antisakadne naloge med funkcionalnim slikanjem možganov. Pri mladostnikih in odraslih so preizkušanja, za katera je bil vložen denar, hitrejša in olajšala natančnost, vendar je bil ta učinek pri mladostnikih večji. Po napovedih, da bo prihodnje preskušanje nagrajeno, so mladostniki pokazali prekomerno aktivacijo v ventralnem striatumu, medtem ko so se pripravljali na in pozneje izvedli antisakado. Pri mladostnikih v predfrontalnih regijah vzdolž predcentralnega sulkusa, ki so pomembni za nadzorovanje gibanja oči, so opazili pretiran odziv, kar kaže na nagradno regulacijo navzgor tudi v kontrolnih regijah.

Nagrade, kot je predlagano zgoraj, lahko izboljšajo in zmanjšajo ciljno usmerjeno vedenje. To opozori na opažanje, da mladostniki tvegajo, da so prisotni apetitivni napisi in odsotni med igrami iger na srečo (npr. ³⁷). V nedavni študiji slikanja ²⁰, Somerville et al. identificirali nevronske podlage za regulacijo podrejenih kontrolnih regij z apetitnimi znaki. Somerville et al. preizkušeni udeleženci otrok, mladostnikov in odraslih, medtem ko so opravljali nalogo go nogo z apetitnimi socialnimi znaki (veseli obrazi) in nevtralnimi znaki. Učinkovitost naloge do nevtralnih znakov se je s to starostjo pri tej nalogi za nadzor impulzov stalno izboljševala. Toda na preskušanjih, za katera se je moral posameznik upirati približevanju apetitnim izzivom, mladostniki niso pokazali pričakovanega izboljšanja glede na starost. To zmanjšanje uspešnosti med adolescenco je bilo vzporedno z okrepljeno aktivnostjo v striatumu. Nasprotno, aktivacija v nižjem čelnem girusu je bila povezana s splošno natančnostjo in je pokazala preskušanje linearnega vzorca s starostjo pri preskušanjih nogo proti gostu. Skupaj ti izsledki pomenijo pretirano ventralno strijatalno reprezentacijo apetitivnih znakov pri mladostnikih, če ni zrelega kognitivnega kontrolnega odziva.

Ti podatki skupno kažejo, da čeprav mladostniki kot skupina veljajo za tvegane ⁴¹, nekateri mladostniki se bodo bolj tvegali kot tvegana vedenja, kar bo predstavljalo večje tveganje za negativne izide. Te ugotovitve poudarjajo pomen upoštevanja variabilnosti posameznika pri pregledu zapletenih odnosov med možganskim vedenjem, povezanih s tveganjem in impulzivnostjo v razvojni populaciji. Poleg tega lahko te individualne in razvojne razlike pomagajo razložiti ranljivost nekaterih posameznikov na tveganje, ki je povezano z uživanjem snovi, in na koncu zasvojenost ⁶⁴.

Uporaba in zloraba snovi pri mladostnikih

Mladost pomeni obdobje povečanega eksperimentiranja z drogami in alkoholom ⁹², pri čemer najstniki najbolj zlorabljajo nezakonite snovi od alkohola ^{11, 93, 94}. Zgodnja uporaba teh snovi, kot je alkohol, je zanesljiv napovedovalec poznejše odvisnosti in zlorabe ⁹⁵. Glede na porast odvisnosti od alkohola med adolescenco in odraslostjo, ki je na vseh drugih razvojnih stopnjah neprimerna ⁹⁶, se osredotočamo predvsem na izbrani pregled njegove uporabe in zlorabe pri mladostnikih in motivacijskih lastnostih.

Izkazalo se je, da alkohol in druge snovi, ki zlorabljajo, vključno s kokainom in kanabinoidi, okrepijo lastnosti. Te snovi vplivajo na mezolimbični prenos dopamina z akutnimi aktivacijami nevronov v frontolimbičnem vezju, bogatem z dopaminom, vključno z ventralnim striatumom ^97-99. Kot sta predlagala Hardin in Ernst (2009) ⁹²lahko uporaba teh snovi poslabša že povečan odziv na ventralni striatum, kar ima za posledico povečanje ali okrepitev ojačitvenih lastnosti zdravila. Robinson in Berridge ^{61, 63, 100} so predlagali, da lahko ta zdravila zaradi zlorabe "ugrabijo" sisteme, povezane s spodbudami za droge, kot je ventralni striatum, s čimer se regulira območje predfrontalnega nadzora od zgoraj navzdol.

Večina empiričnega dela o uživanju alkohola pri mladostnikih je bila opravljena pri živalih, glede na etične omejitve pri izvajanju tovrstnih študij pri človeških mladostnikih. Živalski modeli etanola prav tako zagotavljajo največ dokazov za različne učinke alkohola pri mladostnikih glede na odrasle in so skladni s človeškimi ugotovitvami mladostnikov, ki imajo relativno neobčutljivost na učinke etanola. Spear in sodelavci so pokazali, da so mladostniške podgane v primerjavi z odraslimi manj občutljive na družbeni, motorični, sedacijski, akutni umik in "mamilne posledice" etanola. ^101-103. Te ugotovitve so pomembne po tem, da mnogi od teh učinkov služijo kot opozorilo za omejitev vnosa pri odraslih ¹¹. Prav tako, ko so mladostniki neobčutljivi za opozorila, ki lahko pomagajo omejiti vnos alkohola, lahko pozitivni vplivi alkohola, kot je socialna olajšava, dodatno spodbudijo uživanje alkohola ¹⁰⁴. Najbolj tvegano vedenje ljudi - vključno z zlorabo alkohola - se pojavlja v družbenih situacijah ²³, kar lahko mladostnike spodbudi k večji uporabi alkohola in drog, če to ravnanje cenijo njihovi vrstniki.

Kako so možgani spremenjeni z uživanjem alkohola in zlorabo v mladostništvu v primerjavi z odraslimi? Medtem ko so mladostniki morda manj občutljivi na nekatere vedenjske učinke alkohola, so videti bolj občutljivi na nekatere nevrotoksične učinke ⁹⁴. Na primer, fiziološke študije (npr. ¹⁰⁵) kažejo večje zaviranje, ki ga povzroča etanol, sinaptične potenciale, posredovane z NMDA, in dolgoročno potenciranje v rezinah hipokampa pri mladostnikih kot pri odraslih. Večkratna izpostavljenost zastrupitvenih odmerkov etanola povzroča tudi večji primanjkljaj spomina, ki je odvisen od hipokampa ^{106, 107} dolgotrajna izpostavljenost etanolu je bila povezana s povečano velikostjo dendritične hrbtenice ¹⁰⁸. Te zadnje ugotovitve dendritičnih sprememb hrbtenice kažejo na spremembo možganskega vezja, ki lahko stabilizira zasvojenost ⁹⁴.

Podatki študij slikanja možganov pri ljudeh vzporedno dokazujejo nevrotoksične učinke alkohola na možgane. Številne študije so poročale o spremenjeni strukturi in delovanju možganov pri mladostnikih, odvisnih od alkohola ali mladostnikov, v primerjavi z zdravimi posamezniki. Te študije kažejo manjši obseg čelnega in hipokampala, spremenjeno mikrostrukturo bele snovi in ​​slabši spomin ^109-113. Poleg tega te študije kažejo pozitivne povezave med količino hipokampa in starostjo prve uporabe ¹⁰⁹ nakazujejo, da je zgodnja adolescenca lahko obdobje večjega tveganja za nevrotoksične učinke alkohola. Trajanje, ki je bilo negativno povezano z volumnom hipokampa, lahko ta učinek še povečuje.

Trenutno je le nekaj raziskav preučilo funkcionalno delovanje možganov na dražitelje ali alkoholne dražljaje (tj. Slike alkohola) pri mladostnikih ¹¹⁴, čeprav je to področje prihodnjih raziskav (gl ¹¹⁵). Študije populacij z visokim tveganjem (npr. Družinska obremenitev odvisnosti od alkohola) kažejo, da so okvare frontalnega delovanja očitne pred izpostavljenostjo uživanju drog (npr. ^{116, 117}) in lahko napovedujejo kasnejšo uporabo snovi ^{118, 119}. Vendar pa je v zgodnji vedenjski študiji vplivov alkohola v 8 na fante 15, starejše od XNUMX, nizko in visoko družinsko tveganje ¹²⁰Najpomembnejša ugotovitev je bila le malo, če smo opazili kakršno koli vedenjsko spremembo ali težavo pri testih zastrupitve - tudi po dajanju odmerkov, ki so zastrupljali pri odrasli populaciji. Ti nevrotoksični učinki, skupaj s povečano občutljivostjo na motivacijske učinke alkohola in dokazi o slabšem prefrontalnem nadzoru od zgoraj navzdol, še preden so bili izpostavljeni uživanju drog ¹¹⁶ lahko vzpostavi dolgotrajen potek zlorabe alkohola in drog, ki presegajo mladostništvo ^{118, 119}.

Sklepi

Opisane študije podpirajo pogled na razvoj možganov mladostnika, za katerega je značilna napetost med zgodnje nastajajočimi sistemi od spodaj navzgor, ki izražajo pretirano reaktivnost na motivacijske dražljaje in pozneje zorenje kognitivnih kontrolnih regij od zgoraj navzdol. Ta sistem od spodaj navzgor, ki je povezan z vedenjem zaznavanja in tveganj, postopoma izgublja svojo konkurenčno prednost s postopnim pojavom regulacije "od zgoraj navzdol" (npr. ^{2, 7, 15, 23, 64, 121-123}). To neravnovesje med temi razvijajočimi se sistemi v mladostništvu lahko privede do večje izpostavljenosti vedenjskim tveganjem in večje dovzetnosti za motivacijske lastnosti zlorabe.

Ta pregled ponuja vedenjske, klinične in nevrobiološke dokaze za razvojno disociacijo teh podkortikokortikalnih sistemov. Podatki o vedenju iz laboratorijskih nalog in ocene samoprijave otrok, mladostnikov in odraslih (npr. ^{18, 20, 37, 42}) predlagajo krivorazvoj razvoj iskanja občutkov z največjim pregibom približno med leti 13 in 17, medtem ko se impulzivnost v linearnem zmanjšanju od otroštva do mladosti odrašča. Študije slikanja ljudi kažejo vzorce aktivnosti v podkortičnih možganskih regijah, občutljivih na nagrado (ventralni striatum), ki vzporedno spremljajo vedenjske podatke. Natančneje kažejo krivočutni vzorec razvoja v teh regijah, obseg njihovega odziva pa je povezan s tveganji. V nasprotju s tem pa predfrontalna področja, pomembna za regulacijo vedenja od zgoraj navzdol, kažejo linearni vzorec razvoja, ki je paralelen tistim, ki jih opažamo v vedenjskih študijah impulzivnosti. Poleg tega klinične motnje s težavami nadzora impulza kažejo manj prefrontalne aktivnosti, kar še naprej povezuje nevrobiološke substrate s fenotipskim konstruktom impulzivnosti.

Napetost med podkortičnimi regijami glede na predfrontalne kortikalne regije v tem obdobju lahko služi kot možni mehanizem za opaženo povečano tveganje, vključno z uporabo in zlorabo alkohola in drog. Večina mladostnikov je poskusila alkohol ⁹³, vendar to ne vodi nujno do zlorabe. Posamezniki z manj predpisov od zgoraj navzdol so lahko še posebej dovzetni za zlorabo alkohola in snovi, kot predlagajo študije visoko rizičnih populacij, ki kažejo na motnje delovanja čelnega dela pred izpostavljenostjo alkoholu in drogam (npr. ^{116, 117}). V okviru našega nevrobiološkega modela mladostništva bi imeli ti posamezniki še večje neravnovesje v kortiko-podkortikalnem nadzoru. Te ugotovitve so tudi v skladu s kliničnimi ugotovitvami pri populacijah z ADHD, ki kažejo zmanjšano predfrontalno aktivnost in je štirikrat večja verjetnost, da bodo razvili motnjo uporabe snovi v primerjavi z zdravimi kontrolami ¹²⁴. To neravnovesje v kortiko-podkortikalnem nadzoru bi še dopolnilo neobčutljivost mladostništva na motorične in sedativne učinke alkohola, ki sicer lahko pomagajo omejiti vnos, in pozitivne vplive alkohola pri družbenem olajševanju, ki lahko dodatno spodbudijo uživanje alkohola ¹⁰⁴. Kot kažejo Steinberg in sodelavci ^{23, 41}, najbolj tvegana vedenja - vključno z zlorabo alkohola in snovi - se pojavljajo v socialnih situacijah. Tako lahko uživanje alkohola in drog spodbuja in vzdržuje vrstniki, ko se to vedenje ovrednoti.

Eden od izzivov pri delu, povezanem z odvisnostjo, je razvoj biobehevioralnih markerjev za zgodnje prepoznavanje tveganja za zlorabo snovi in ​​/ ali ocene rezultatov pri posegih / zdravljenju. Naše ugotovitve kažejo, da so lahko vedenjski izzivi, ki zahtevajo tako kognitivni nadzor ob prisotnosti mamljivih apetitnih znakov, koristni potencialni označevalci. Primer takšnih vedenjskih testov vključuje igralne naloge z visokim in nizkim tveganjem ali "vročimi" in "hladnimi" pogoji, opisanimi v tem pregledu ^{18, 37} ali preproste naloge za nadzor impulza, ki zahtevajo zatiranje odziva na privlačno / vabljivo iztočnico ²⁰. Te naloge spominjajo na zamudo pri izpolnjevanju nalog, ki jo je razvil Mischel ¹²⁵. Dejstvo je, da je izvajanje na preprostih nalogah za nadzor impulzov, kot je ta pri mladostnikih in odraslih, povezano z njihovo uspešnostjo kot malčki ob zamudi izpolnjevanja nalog ^{28, 29}. Mischel in sodelavci so pokazali visoko stopnjo stabilnosti in napovedno vrednost te naloge v kasnejšem življenju. Glede zlorabe substanc so pokazali, da sposobnost odložitve uživanja kot malček napoveduje manj zlorabe snovi (npr. Kokaina) kasneje v življenju ¹²⁶. V svojem trenutnem delu začnemo uporabljati kombinacijo teh nalog, da prepoznamo nevronske podlage te sposobnosti za nadaljnje razumevanje potencialnih dejavnikov tveganja za zlorabo snovi.

Ti podatki skupno kažejo, da čeprav mladostniki kot skupina veljajo za tvegane osebe ⁴¹, nekateri mladostniki se bodo bolj tvegali kot tvegana vedenja, kar bo predstavljalo večje tveganje za negativne izide. Vendar pa je tveganje lahko v ustreznih okoljih precej prilagodljivo. Zato ne poskušajte odpraviti vedenja tveganj mladostnikov, ki doslej še ni bilo uspešno podjetje ²³, bolj konstruktivna strategija je lahko zagotovitev dostopa do tveganih in razburljivih dejavnosti (npr. po šolskih programih z plezanjem po steni) pod nadzorovanimi nastavitvami in omejevanje škodljivih priložnosti za tveganje. Ker so možgani mladostnika odraz izkušenj, lahko najstnik s pomočjo teh varnih priložnosti za tveganje oblikuje dolgoročno vedenje s finim nastavljanjem povezav med regulacijskimi območji od zgoraj navzdol in pogoni od spodaj navzgor z zrelostjo tega vezja. Druge uspešne strategije so kognitivne vedenjske terapije, ki se osredotočajo na veščine zavrnitve ali kognitivni nadzor, da zmanjšajo tvegano vedenje ¹²⁷. Ugotovitve poudarjajo pomen upoštevanja posamezne variabilnosti pri preučevanju zapletenih odnosov med možgani in vedenjem, povezanih s tveganjem in impulzivnostjo v razvojni populaciji. Poleg tega lahko te individualne in razvojne razlike pomagajo razložiti ranljivost nekaterih posameznikov za tveganje, povezano z uživanjem snovi, in na koncu odvisnost.

Priznanja

Reference