Adolescent hjärna på alkohol Förändringar går in i vuxen ålder
27 april 2015
Upprepad alkoholexponering under tonåren resulterar i långvariga förändringar i hjärnans område som styr lärande och minne, enligt ett forskargrupp vid Duke Medicine som använde en gnagaremodell som en surrogat för människor.
Studien, publicerade april 27 i tidskriften Alkoholism: Klinisk och experimentell forskning, ger ny insikt på mobilnivån för hur alkoholexponering under ungdomar före hjärna är fullt utvecklad, kan resultera i cellulära och synaptiska abnormiteter som har varaktiga, skadliga effekter på beteendet.
"I lagens ögon betraktas de som vuxna när människor når 18 års ålder, men hjärnan fortsätter att mogna och förfina hela vägen till mitten av 20-talet", säger huvudförfattaren Mary-Louise Risher, doktor ., en doktorandforskare vid Duke Department of Psychiatry and Behavioral Sciences. "Det är viktigt för ungdomar att veta att när de dricker mycket under denna utvecklingsperiod kan det förekomma förändringar som har en varaktig inverkan på minnet och andra kognitiva funktioner."
Risher och kollegor, inklusive seniorförfattare Scott Swartzwelder, Ph.D., professor i psykiatri och beteendevetenskaper vid Duke och Senior Research Career Scientist vid Durham VA Medical Center, exponerade periodiskt unga gnagare till en nivå av alkohol under tonåren som hos människor skulle leda till nedsatt men inte sedering. Därefter fick dessa djur ingen ytterligare exponering för alkohol och växte till vuxen ålder - vilket hos råttor inträffade inom 24 till 29 dagar.
Tidigare studier av Duke-teamet och andra har visat att ungdomar som exponeras för alkohol växer till vuxna som är mycket mindre skickliga på minnesuppgifter än vanliga djur - även utan ytterligare alkoholexponering.
Det som inte varit känt är hur dessa störningar uppträder på cellulär nivå i hjärnans område som kallas hippocampus, där minne och lärande kontrolleras.
Med hjälp av små elektriska stimuli applicerade på hippocampus uppmätta Duke-teamet en cellmekanism som kallas långsiktig potentiering, eller LTP, vilket är förstärkning av hjärnsynaps eftersom de används för att lära sig nya uppgifter eller beröra minnen.
Lärande uppträder bäst när denna synaptiska aktivitet är stark nog för att bygga starka signalöverföringar mellan neuroner. LTP är högst hos unga, och effektivt lärande är avgörande för ungdomar att förvärva stora mängder nytt minne under övergången till vuxen ålder.
Forskarna förväntade sig att de skulle hitta onormalt minskad LTP hos vuxna råttor som hade utsatts för alkohol under sin tonåring. Överraskande var LTP faktiskt hyperaktiv i dessa djur jämfört med de oexponerade gnagarna.
"Vid första rodnad skulle du tro att djuren skulle vara smartare", sa Swartzwelder. ”Men det är motsatsen till vad vi hittade. Och det är faktiskt vettigt, för om du producerar för mycket LTP i en av dessa kretsar finns det en tidsperiod där du inte kan producera mer. Kretsen är mättad och djuret slutar lära sig. För att lära dig att vara effektiv behöver din hjärna en känslig balans mellan excitation och hämning - för mycket i båda riktningarna och kretsarna fungerar inte optimalt. ”
Det var viktigt att LTP-abnormiteten åtföljdes av en strukturell förändring i enskilda nervceller som Swartzwelder, Risher och kollegor identifierade. De små utskjutningarna från cellens grenar, kallade dendritiska ryggradar, hade dykt upp och spindel, vilket tyder på omodernhet. Mogna ryggraden är kortare och ser lite ut som svampar, raffinera cell-till-cell-kommunikation.
"Något händer under ungdomars alkoholexponering som förändrar hur hippocampus och andra regioner i hjärnan fungerar och hur cellerna faktiskt ser ut - både LTP och de dendritiska ryggraden har ett omogent utseende i vuxenlivet", sa Swartzwelder.
Risher sa att denna omogna kvaliteten hos hjärncellerna kan vara förknippad med beteendemässig omodernhet. Förutom förändringar i ryggrad i hippocampus, som påverkar lärandet, har kollegor i Duke-gruppen visat strukturella förändringar i andra hjärnregioner som styr impulsivitet och känslighet.
"Det är mycket möjligt att alkohol stör mognadsprocessen, vilket kan påverka dessa kognitiva funktioner senare", sa hon. "Det är något vi är angelägna om att utforska i pågående studier."
Forskarna sade att ytterligare studier skulle fokusera på de långsiktiga kognitiva effekterna av alkohol på hjärnor, tillsammans med ytterligare cellulära förändringar.
Utforska vidare: Ungdrickande påverkar vuxenbeteende genom långvariga förändringar i gener
Tidskriftsreferens: Alkoholism: Klinisk och experimentell forskning
Tillhandahålls av Duke University Medical Center
;