By Carl Sherman
Ann Whitman
(212) 223-4040
[e-postskyddad]
Bland ungdomar är oavsiktlig skada (främst motorfordonsolyckor) den främsta orsaken till dödsfall, mordet är nästa1, och överdriven dricks, oskyddad sex och olika misadventures lämnar ett spår av oro i deras kölvatten. Varför är annars smarta, kunniga ungdomar benägen att vara oklara handlingar som sätter sin egen och andras hälsa och säkerhet i fara? Frågan har engagerat ett brett spektrum av forskning, från vilken en alltmer komplex nyanserad bild börjar dyka upp.
Utöver en förståelse för de biologiska och miljömässiga interaktioner som kännetecknar ungdomars hjärnutveckling i allmänhet retar forskarna detaljerna bakom individuella skillnader: varför bara vissa tonåringar är risktagare, bara en del av tiden. Deras svar kan leda till strategier som buffrar detta viktiga och sårbara utvecklingsstadium mot allvarlig skada.
En fråga om anslutning
"För ett decennium sedan läser du artiklar som tyder på att ungdomar bedriver högriskbeteende eftersom prefrontal cortex [ett centralt hjärnområde för dom och självkontroll] inte var fullt utvecklad,"Säger BJ Casey, Ph.D., chef för Sackler Institute for Development Psychobiology vid Weill Medical College of Cornell University och en Dana Alliance for Brain Initiatives medlem. ”Men [det här området] är ännu mindre utvecklat hos barn som inte engagerar sig i sådant beteende. Vi tänker nu mer när det gäller neurala kretsar; hur regioner i hjärnan pratar med varandra. "
Ny forskning vid Caseys laboratorium och på andra håll har börjat berätta en historia där utvecklingen av fysiska och funktionella förbindelser över hjärnan kan hjälpa oss att förstå farorna på vägen från ungdomar till vuxen ålder.
"Vi kom fram med en modell av obalans inom en utbredd krets: olika regioner aktiveras och den som skriker högst vinner,Säger Casey. Framträdande inom denna beslutskrets är enligt hennes mening de känslomässigt reaktiva ventrala striatum / kärnan accumbens som svarar mot belöning och förväntan på belöning och kortikala områden som hämmar impulser och reglerar beteende.
Belöningssystemet, som Casey och andra har visat, når mognad vid ungdomar och verkar faktiskt vara mycket reaktiva under den perioden. "Det slår verkligen bort, medan prefrontal cortex inte är helt fullt utvecklad", säger hon. Problem uppstår främst i känslomässigt laddade situationer. "Ungdomar är ganska kapabla att fatta rationella beslut ... de har bara större svårigheter i nuvarande värme." En uppmätt uppskattning av allvarliga långsiktiga konsekvenser är ingen match för den omedelbara tillfredsställelsen som lovas av snabb körning, kraftig dricks eller oskyddad sex, när hjärnan är i detta läge föreslår hon.2
Beatriz Luna, Ph.D., professor i psykiatri och chef för laboratoriet för neurokognitiv utveckling vid University of Pittsburgh, håller med om att den kortikala hjärnanordning som behövs för att reglera beteendet på vuxenivå, kommer mer eller mindre på linje i ungdomsåren , men "det är lite bräckligt och otestat och kan beskattas av andra krav."
Hennes forskning tyder på att det som skiljer tonåren från de vuxna är styrkan av kopplingar, strukturella och funktionella, mellan delar av hjärnan som gör integrerad aktivitet effektiv och tillförlitlig. "Det är förmågan hos prefrontal cortex att engagera sig i nätverk med regioner över hjärnan som gör det möjligt att stödja komplexa processer som vi behöver för hämning och emotionell och social behandling, " Luna säger.
Hon och hennes kollegor analyserade fMRI-data för att bestämma effektiv anslutning - graden till vilka områden i hjärnan brinner ihop samtidigt som en uppgift utförs, och styrningsriktningen: vilken region reglerar den andra. Mycket av deras forskning använde ett elegant enkelt test av förmågan att hämma ett svar. När en blixtlampa uppträdde på en skärm, instruerades deltagarna att se i motsatt riktning, snarare än att följa den reflexiva tendensen att se mot den.
Barn utförde mycket värre än vuxna, med ungdomar däremellan. FMRI-data visade en motsvarande ökning, med ålder, i vilken grad de främre regionerna och de nedre sensorimotoriska hjärnområdena fungerade synkront för att utföra uppgiften. Dessutom var samtalet mellan hjärnområdena uppenbarligen "top-down" -improverad förmåga att inhibera ett svar avspeglat större styrka i signalerna som möjliggjorde högre hjärnans direkta beteende.3
"Att titta på ett ljus är inte detsamma som riskupptagning i den verkliga världen", säger Luna. "Men om det här enkla systemet inte är på plats-den övre nedåtgående kontrollen som gör det möjligt att säga," Jag vill göra det, men jag kommer inte göra det ". Man kan föreställa sig hur mer komplicerade beteenden är handikappade. ”
Åtminstone en del av förklaringen till mindre effektiv top-down kontroll hos ungdomar än vuxna är anatomisk. När neuroner utvecklar myeliniseringsisoleringsmanteln (återspeglas av en relativ ökning av vit substans) bär de budskap snabbare och effektivare, och det är väl etablerat att den vita mängden i hjärnan stiger från ungdom till vuxen ålder.4 Forskare i Lunas laboratorium har visat att mycket av denna utveckling sker i områden som förbinder de främre och subkortiska hjärnregionerna - samma kretsar som är inblandade i hämmande kontroll.5
Vem tar risker när
"Många risker inträffar under ungdomar, men inte alla ungdomar är riskmätare", observerar Adriana Galvan, Ph.D., chef för GalvanLab för utvecklingsneurovetenskap vid UCLA. "Det är viktigt att inte klumpa alla tonåringar tillsammans."
Medan en doktorand vid BJ Caseys lab var Galvan en del av ett team som analyserade barn-, ungdoms- och vuxenhjärnans aktivitet och risken för risk. "Men när vi tittade på data var det mycket variation inom grupper. Människor som rapporterade mer riskbeteenden - vid vilken ålder som helst -visade en neurobiologisk korrelation i belöningssvaret. "Kärnan accumbens-frontal cortex aktivitet ökade mer under ett pengevinnande spel i tonåringar som sa att de var mer benägna att delta i riskfyllt sex, tungt dricks, sport och liknande.
Galvan utforskar nu hur enskilda skillnader kan spela ut i den verkliga världen. Det finns rikligt bevis för att stress kan störa beslutsfattandet i allmänhet och, särskilt för ungdomar, att förstärka tendensen mot riskupptagande. "Men det finns stora individuella skillnader i stressrespons och uppfattning", säger hon.
En pågående studie som spårar dagliga stressnivåer, säger Galvan, bekräftar att ungdomars poäng på en riskerande övning går upp på stressiga dagar.7 Men preliminära fMRI-fynd tyder på att även här inte alla tonåringar är lika: riskupptagning stiger bara hos dem som uppvisar mest aktivering i det emotionsreglerande limbiska systemet på sådana dagar.
Vid dissektering av riskerna vid komplexiteten tar Laurence Steinberg, doktorsexamen professor i psykologi vid Temple University, en närmare titt på en annan faktor av välkänd betydelse i tonårslivet: peer-inflytande.
I en serie experiment utförde ungdomar och vuxna på samma sätt en simulerad körning. När tonåren tog provet i närvaro av två vänner, tog riskbedömningen och dess konsekvenser - de sprang fler ljus och hade fler kraschar - steg dramatiskt, medan vuxenprestationen var opåverkad.
Skillnaden, enligt fMRI-data som samlats under körningen, wsom en gång i hjärnområden i samband med belöning-i tonåren, men inte vuxna, blev kärnan accumbens-prefrontal cortex krets betydligt mer aktiverad i närvaro av kamrater.8
"Vi hoppas att föräldrar och tonåringar själva kommer att känna igen från något av det här arbetet att de måste ta hänsyn till det faktum att tonårsdomen inte är densamma när de är med sina vänner, att de gör riskfyllda saker, säger Steinberg.
Om närvaron av kamrater ökar tonårenes riskupptagning genom att öka belöningssvaret, kan samma krets potentiellt anskaffas till bromsa riskabla tendenser. En studie i Beatriz Luna lab fann att monetära incitament förbättrade prestandan på den krävande ögonrörelsens hämningsuppgift för ungdomar (men inte vuxna). Inte bara ökade aktiviteten i belöningskretsen utan även i hjärnregionerna som reglerar ögonrörelsen själv.9
"Det var som om den tonåriges hjärnan sa: "Eftersom det finns en belöning, låt oss gå full gas," säger Luna. "Vilket incitament gör det är att förbättra hjärnans förmåga att göra vad den behöver för att få belöningen ... här betyder det att pumpa upp hämmande kontroll."
Erfarenheter
Mer allmänt är anpassningsförmågan ett framväxande tema i studien av ungdomsrisker. "Det är inte rätt om berättelsen blir beredd som om det här är någon biologiskt driven mognadsprocess som inte påverkas av sammanhang och miljö", säger Steinberg. "Vi vet att erfarenheten är viktig, det vi bara börjar studera som ett fält är hur det spelar ut i hjärnan."
Han undersöker om farorna med inbördes inflytande kan minskas genom att utbilda individer på sätt som visar sig förbättra kognitiv kontroll. "Vi ska titta på mönster av hjärnaktivitet i närvaro av kamrater bland dem som har och inte har trätt," säger han.
Till Dana Alliance-medlemmen Abigail Baird, Ph.D., professor i psykologi vid Vassar College, bör erfarenhetens roll i en väldigt bred känsla-kultur - i ungdomar beteende inte underskattas. Hon har beskrivit ungdom som "det sociala och känslomässiga uttrycket för den biologiska händelsen som kallas puberteten."10
"Det finns inget i mänskligt beteende som bara är biologiskt eller miljömässigt", säger Baird. För att förstå ungdomsrisker, föreslår hon, kräver en uppskattning av båda.
I ett experiment jämförde hon hjärnans aktivitet hos vuxna och ungdomar när man bad om att avgöra om olika scenarier var en bra eller dålig idé. Båda grupperna avvisade visst sådana begrepp som "simma med hajar", "bita en glödlampa" eller "hoppa av ett tak" - även om vuxna gjorde det betydligt snabbare. Skillnaden var i de mentala processerna uppenbarligen involverad: vuxna visade större aktivering i visuell cortex och insula (ett hjärnområde som översätter tankar till viscerala känslor) medan prefrontal cortex arbetade hårdare i tonåren. Enkelt uttryckt kan vuxna visualisera utsikterna och reagera genast, medan tonåren måste mala den över, föreslår Baird.11
"Vad jag tror händer är att tonåringar inte har haft tillräcklig erfarenhet av att utveckla detta tarmsystem, de fysiska känslor av rätt och fel som vuxna kan använda för att fatta beslut som de inte behöver tänka på." Med mogna kognition, lägger hon till, kommer förmågan att generalisera från sin egen erfarenhet och den andra. En vuxen som har klippt sin hand på ett glas kan väl kunna visualisera och fysiskt svara på tanken att "bita en glödlampa" på ett sätt som en tonåring inte kan.
Hennes fynd strider inte mot forskning som betonar rollen som kraftfulla drivningar mot belöning i riskupptagande, säger hon. Den långsamma tänkandet, jämfört med ett omedelbart tarmrespons, kan ytterligare neka kognitiv kontroll i att konkurrera med emotionell tillfredsställelse.
Hennes resultat tyder inte heller på något som saknas i tonårshjälan. En central uppgift för detta utvecklingsstadium är att lära sig vuxenlivets regler inom en viss kultur och "en oerfaren ung är en hälsosam ungdom" Baird säger. Vissa risker tas med tonårsboken. "Tricket är att hjälpa dem att träna upp sitt system med informativ, inte dödlig erfarenhet ... En av mina största bekymmer är att många tonåringar inte får den erfarenheten - att människor försöker skydda dem för mycket. Jag skulle mycket hellre att ett barn faller av sin cykel än att krascha bilen. "
Ungdom med sina medföljande fallgropar, påpekar hon, varar långt längre i USA än någon annanstans; det finns några kulturer där barn antar vuxenansvar när de är 14 eller 15. Ser deras hjärnor ut och fungerar mer "vuxna" än amerikaner i samma ålder, särskilt i riskerande situationer? "Jag skulle ge min vänstra arm för den data", säger Baird.
Publicerad oktober 2012
1 US Department of Health och Mänskliga tjänster, Hälso-resurser och tjänster Administration, Maternal och Child Health Bureau. Barnhälsa USA 2011. Rockville, Maryland: US Department of Health and Human Services, 2011: http://mchb.hrsa.gov/chusa11/hstat/hsa/pages/229am.html
2Casey, BJ et al. Bromsning och accelerering av ungdomshjärna. J Res Adolesc. 2011 mars 1; 21 (1): 21-33.
3Hwang K, Velanova K och Luna, B. Förstärkning av kognitiva kontrollnätverk uppifrån och ner som ligger bakom utvecklingen av hämmande kontroll: en funktionell magnetisk resonansavbildning effektiv anslutningsstudie. J. Neuroscience. 17 november, 2010; 30 (46): 15535-15545.
4 Giedd, JN. Tonårshjälan: primed att lära sig, primed att ta risker. Stora hjärnan 26 februari 2009: http://www.dana.org/news/cerebrum/detail.aspx?id=19620
5 Asato MR et al. Vit materiautveckling i ungdomar: En DTI-studie. Hjärnbarken September 2010; 20: 2122–2131
6 Galvan, A et al. Riskupptagning och ungdomssjukdomar: Vem är i riskzonen? Utvecklingsvetenskap 10: 2 (2007), pp F8-F14
7Galván A & McGlennen KM. Daglig stress ökar riskabelt beslutsfattande hos ungdomar: en preliminär studie. Dev Psychobiol. 2012 maj; 54 (4): 433-40.
8Chein, J. et al. Könsmän ökar risken för ungdomar genom att öka aktiviteten i hjärnans belöningskretsar. Utvecklingsvetenskap 14 (2011): F1-F10.
9Geier CF. et al. Immaturiteter i belöningsprocesser och dess inflytande på hämmande kontroll vid tonåren. Cereb Cortex. 2010 Jul; 20 (7): 1613-29.
10Baird, AA, Silver, SH (2011) Tonårssorten: Varför könet är viktigt. (i press) Mercer Law Review Ledartiklar Utgåva, 62 (3): http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CDgQFjAE&url=http%3A%2F%2Ffaculty.vassar.edu%2Fabbaird%2Fabout%2Fpublications%2Fpdfs%2FBaird_Mercer_easyread.doc&ei=tF9PUKCRK-P00gG644C4Cg&usg=AFQjCNGQQ0iZwmioUfI3C6tC-TovQvGAhQ
11Baird AA, et al., "Vad tänkte du?" En neural signatur associerad med resonemang i ungdomar. Posterpresentation: 12th årligt kognitivt neurovetenskapssamfundsmöte 2005: http://faculty.vassar.edu/abbaird//research/presentations/pdfs/CNS_05_ab.pdf
;