26 januari 2011 i medicin och hälsa / neurovetenskap
Större Varje rad representerar aktiviteten i en neuron vid viktiga tider under uppgiften. Vid tiden för belöningen blev nästan en tredjedel av ungdomar neuroner upphetsad (visad i rött) men höjningsnivån (i blått) förändrades marginellt. Vuxna neuroner registrerade mycket högre hämmande aktivitet och mindre excitation. Kredit: B. Moghaddam
University of Pittsburgh forskare har registrerat neuron aktivitet i ungdomar rått hjärnor som kunde avslöja den biologiska roten av tonårspendensen att överväga belöningar över konsekvenser och förklara varför ungdomar är mer utsatta för narkotikamissbruk, beteendestörningar och andra psykologiska sjukdomar.
Teamet rapporterar i Journal of Neuroscience de elektrodinspelningar av vuxna och ung hjärncellsaktivitet under utförandet av en belöningsdriven uppgift visar att tonårshårar reagerar på belöningar med mycket större spänning än vuxna hjärnor. Denna frenes av stimulering inträffade med varierande intensitet under hela studien tillsammans med en större grad av disorganisering i ungdomar i hjärnan. Hjärnorna hos vuxna råttor behandlade däremot sina priser med ett jämnt balans mellan excitation och inhibition.
Den extrema skillnaden i hjärnaktivitet ger en möjlig fysiologisk förklaring till varför tonåringar är mer benägna än vuxna för utslag av beteende, missbruk och psykiska sjukdomar, säger huvudforskare Bita Moghaddam, professor i neurovetenskap vid Pitts School of Arts and Sciences. Hon och medförfattare David Sturman, doktorand från Pitt neurovetenskap, observerade de olika reaktionerna att belöna hos enskilda neuroner i den orbitofrontala cortexen, en hjärnregion som väger avkastning och straff för att planera och fatta beslut.
"Den oorganiserade och överdrivna excitatoriska aktiviteten vi såg i den här delen av hjärnan innebär att belöning och andra stimuli behandlas annorlunda av ungdomar," sa Moghaddam. "Detta kan intensifiera belöningens effekt på beslutsfattandet och svara på flera frågor angående ungdomars beteende, från deras större mottaglighet för missbruk till deras mer extrema reaktioner till behagliga och upprörande upplevelser."
Dessutom har funktionsfel i orbitofrontal cortex observerats i fall av schizofreni, humörsjukdomar och andra psykiska störningar, sade Moghaddam. Den typ av oregelbunden aktivitet i cortex som hon och Sturman observerade kan förvärra dessa tillstånd vid en tidpunkt då den mogna hjärnan är sårbar.
"Symtomen på dessa sjukdomar börjar vanligtvis dyka upp under tonåren", säger Moghaddam. "Ungdomar är en period av beteendemässiga och psykiatriska sårbarheter, så den oorganiserade hjärnaktiviteten och överdriven excitation kan driva en hjärna som redan är predisponerad för psykiska störningar för långt, vilket kan utlösa symtom."
Vuxen och ungdomar neurala aktivitet liknade i början. När en belöning var förväntad (sessioner 3-6) spårade ungdomars hjärnaktivitet, följt av en långsam minskning efter att sockerpelleten hade tagits emot (matthållning). Vuxna upplevde en liknande snabb ökning av aktiviteten följt av en snabb återgång till baslinjen. Kredit: B. Moghaddam
Studien är den första som registrerar och jämför individ neuronaktivitethos vuxna och ungdomar vid uppförandet av en uppgift. Moghaddam och Sturman presenterade vuxna och ungdomar råttor - som uppvisar beteendemässiga och biologiska likheter med vuxna och tonåriga människor - med tre hål att peka sina näsor igenom; råttorna fick var och en sockerpellets när de valde mitthålet.Hjärna aktivitet hos ungdomar liknade mestadels för vuxna men slående skillnader uppstod när de yngre råttorna hämtade belöningar. När var och en av de vuxna råttorna samlat in en sockerpellets, orbitofrontal cortex neuroner uppvisade den normala ökningen i både excitering och inhibering, med konsekventa nivåer av varje impuls under hela studien.
Ungdomar å andra sidan uppvisade stigningar i excitation som varierade från två till fyra gånger nivåerna hos vuxna. Samtidigt förändrades de hämmande impulserna i ungdomarnas hjärnor knappt från de låga nivåer de upplevde innan de fick sockerkornet.
Tillhandahålls av University of Pittsburgh
"Tonårshjärnan överbelönar belöningar, vilket tyder på roten till riskabelt beteende, psykiska sjukdomar." 26 januari 2011. http://phys.org/news/2011-01-teen-brains-over-process-rewards-root.html
;
