Usindikaji wa Neural wa malipo katika panya za vijana (2014)

Dev Cogn Neurosci. 2014 Novemba 22. pii: S1878-9293 (14) 00082-6. Nenda: 10.1016 / j.dcn.2014.11.001.

Simon NW1, Moghaddam B2.

abstract

Matatizo katika usindikaji wa malipo ya vijana hufikiriwa kuchangia maamuzi mazuri na kuongezeka kwa kuongezeka kwa matatizo ya kulevya na ya akili. Kidogo sana hujulikana; hata hivyo, kuhusu jinsi ubongo wa vijana hupata malipo. Nadharia za sasa za utaratibu wa usindikaji wa malipo zinatokana na mifano ya watu wazima. Hapa tunapitia uchunguzi wa hivi karibuni unalenga ufahamu wa jinsi ubongo wa vijana hujibu kwa tuzo na matukio yanayohusiana na malipo. Kipengele muhimu cha kazi hii ni kwamba tofauti zinazohusiana na umri zinaonekana katika usindikaji wa neuronal wa matukio yanayohusiana na tuzo katika maeneo mengi ya ubongo hata wakati panya za vijana zinaonyesha tabia kama ya watu wazima. Hizi ni pamoja na tofauti katika usindikaji wa malipo kati ya panya ya vijana na watu wazima katika koriti ya orbitofrontal na striatum ya dorsal. Kwa kushangaza, tofauti tofauti ndogo za umri zimezingatiwa katika striatum ya msingi, ambayo imekuwa kipaumbele cha tafiti za maendeleo. Tunaendelea kujadili maana ya tofauti hizi kwa tabia za tabia zinazoathiriwa katika ujana, kama vile msukumo, kuchukua hatari, na kubadilika kwa tabia. Kazi hii, kazi hii inaonyesha kuwa shughuli za neural zinazotofautiana zinatofautiana kama kazi ya umri na kwamba mikoa kama vile striatum ya dorsal ambayo haijahusishwa kwa kawaida na usindikaji wa maumbile kwa watu wazima inaweza kuwa muhimu kwa usindikaji wa malipo na mazingira magumu kwa vijana.

Keywords:

Mtoto; Dopamine; Electrophysiology; Panya; Zawadi; Striatum

Mambo muhimu

  • Ubongo wa kijana huchukua thawabu tofauti kuliko watu wazima.

  • Tofauti hizi hutokea hata wakati tabia ni sawa kati ya makundi ya umri.

  • DS ilikuwa locus ya tofauti kubwa ya maendeleo katika shughuli za malipo.

  • Kushangaa, tofauti zilikuwa si kama ilivyoelezwa kwa VS

  • Tofauti hizi zinaweza kuwa na madhara kwa hatari ya kijana ya akili.

1. Utangulizi

Utafiti wa sasa juu ya ugonjwa wa akili umeweka msisitizo mkali juu ya kutambua na matibabu mapema. Dalili nyingi za ugonjwa wa schizophrenia, matatizo ya kihisia na kulevya huonekana wazi wakati wa kipindi cha vijana (Adriani na Laviola, 2004, Casey et al., 2008, Schramm-Sapyta et al., 2009 na Mitchell na Potenza, 2014). Kwa hiyo, ni muhimu kuelezea mambo ya hatari ya kibaiolojia na mazingira ambayo huwapa vijana wasiwasi sana na matatizo haya. Maarifa kama ya kimkakati ni muhimu kwa maendeleo ya hatua za kuzuia au kuzuia kuongezeka kwa magonjwa.

Uchunguzi uliopita wa awali juu ya maendeleo ya ubongo na ugonjwa kimsingi umebadilika mabadiliko ya kimaadili au mabadiliko katika ngazi ya receptor. Masomo haya yametoa habari muhimu juu ya biolojia ya kijana na tabia. Bado haijulikani kidogo, hata hivyo, kuhusu mienendo halisi ya wakati wa shughuli za neuronal wakati wa tabia. Taarifa hii ni muhimu hasa kulingana na nadharia za hivi karibuni zinazoonyesha kuwa shughuli za mtandao wa neuronal zisizo na kazi ni mchangiaji muhimu kwa etiology ya magonjwa (Uhlhaas na Singer, 2012 na Moghaddam na Wood, 2014). Kuelewa kikamilifu jinsi shughuli za mtandao za neuronal zinazofaa zinabadilishwa kwa watu walio katika mazingira magumu, tunapaswa kwanza kuelewa jinsi neuroni za kibinafsi na vipindi vya neural vinavyozingatia matukio mazuri katika vijana wenye afya na watu wazima.

Mabadiliko katika usindikaji, kuhamasisha, na kusisimua wakati wa ujana ni miongoni mwa tabia za kwanza zinazozingatia utabiri wa schizophrenia na magonjwa mengine ya akili katika watu wenye hatari kubwa (Ernst et al., 2006, Gladwin et al., 2011 na Juckel et al., 2012). Ili kuelewa maendeleo ya dalili wakati wa kipindi hiki cha kuendeleza, ni muhimu kupima taratibu za msingi za neural msingi wa usindikaji wa malipo ya vijana. Takwimu za hivi karibuni zimekusanywa katika maabara yetu kwa kutumia panya za ujana huonyesha tofauti kubwa za umri katika shughuli za neuronal za malipo. Tofauti hizi zinaonyeshwa hata wakati tabia ya kupima (1) ni sawa kati ya masomo ya vijana na watu wazima, na (2) viwango vya msingi vya shughuli za neuronal ni sawa kati ya makundi ya umri. Kwa hivyo, shughuli za neuronal zenye malipo, zinaweza kuwa na ufanisi zaidi kuliko hatua za tabia za motisha au shughuli za msingi kama alama ya hatari ya mapema kwa ugonjwa. Katika mapitio haya, sisi sambamba maelezo ya utayarisho wa vijana unaotokana na mfano wa panya katika maeneo mengi ya ubongo, na kujadili maana ya tofauti hizi kwa tabia ya vijana na hatari ya ugonjwa.

2. Usindikaji wa malipo ya vijana hutofautiana na watu wazima katika mikoa mbalimbali

Mbinu hii ililenga katika uhakiki huu ni moja ya kitengo cha kurekodi cha ziada cha seli ambacho shughuli za neuronal za neuroni nyingi zinaweza kupimwa kwa muda halisi katika tabia za wanyama (Sturman na Moghaddam, 2011b). Kwa njia hii, vitu vingi vya electrode electrode vilivyowekwa katika maeneo maalum ya ubongo na ishara za umeme hupanuliwa na kupitishwa kwa njia ya juu ili kutenganisha shughuli za mzunguko wa neuronal, kama vile uwezekano wa hatua au uhamisho wa shamba la ndani (Buzsaki, 2004, Sturman na Moghaddam, 2011b na Wood et al., 2012). Kupima shughuli za neural katika panya ya kujitegemea kwa panya ni jitihada kubwa, kama dirisha la kijana linapungua kati ya siku za baada ya kuzaliwa 28-55 (Mshale, 2000). Baada ya uhasibu kwa muda unaohitajika wa upasuaji wa upangilio wa umeme, uponaji na utaratibu, dirisha la muda mfupi uliobakia huzuia matumizi ya miundo ya tabia mbaya na electrophysiology. Kwa hiyo, kazi za tabia ambazo hazihitaji muda wa mafunzo lazima zitumike kupima usindikaji wa malipo katika panya za vijana. Maabara yetu hutumia kazi ya kazi yenye malipo ambayo panya hujifunza pua poke ndani ya bandari iliyopatikana ili kupokea sukari moja ya sukari, wakati shughuli za neural zimeandikwa kutoka kwenye safu za electrode zilizoingizwa katika maeneo maalum ya ubongo (Mtini. 1). Muhimu, kazi ni rahisi sana kwamba kujifunza na utendaji wa vipengele vya msingi vya kazi ni sawa kati ya watu wazima na vijana (Sturman et al., 2010), hivyo tofauti yoyote katika shughuli za neuronal ni dalili ya tofauti ya usindikaji wa malipo, badala ya bidhaa ya asymmetry ya tabia kati ya makundi. Kila moja ya matukio haya ya tabia inaweza kuingiliana na hatua za shughuli za neural na azimio la pili la muda mrefu la muda, kuruhusu tathmini ya shughuli za neural zinazohusiana na cues zinazohusiana na malipo, malengo yaliyoongozwa na lengo, na kutarajia kutarajia na utoaji. Kutumia vigezo vya kazi hii, tumeandika kutoka kwenye kamba ya orbitofrontal, uchelevu na mstari wa kijiji, na eneo la kijiji cha pembe za watu wazima na vijana. Tunazungumzia jinsi tofauti hizi katika usindikaji wa malipo zinaweza kuhusishwa na sifa za utambuzi zinazohusiana na thawabu zilizozingatiwa wakati wa ujana, ikiwa ni pamoja na msukumo, kuchukua hatari na kubadilika kwa tabia.

  • Picha kamili ya ukubwa (57 K)

  • Mtini. 1. 

     

    (A) Wilaya moja ya electrophysiolojia ilifanyika kwa panya za kijana na wazima wakati wa tabia inayohusiana na malipo. Panya ziliwekwa na vioo vya microwire na zimewekwa ndani ya chumba cha operesheni kikiwa na bandari ya pua ya pua, mlo wa chakula ambao ulitoa malipo ya sukari pellet, na mwanga wa cue uliotumiwa kuthibitisha upatikanaji wa malipo. Ikumbukwe kwamba utambulisho wa cue ulikuwa ni mwanga, sauti, au cue ya kiwanja inayojumuisha wote wawili. (B) Majukumu ya kazi yaliyotumika yalianza na kuangaza kwa cue mwanga, wakati utendaji wa pua-poke (hatua) unasababisha utoaji wa malipo ya pellet. Baada ya panya ilikusanya malipo, kipindi cha kutofautiana cha majaribio kilianzishwa, basi jaribio la pili lilianza. (C) Mpango huu wa joto huonyesha data ya sampuli inayoonyesha majibu ya kawaida ya neurons binafsi kwa tukio lililohusishwa na malipo. Sehemu ndogo ya neurons inaonyesha kiwango cha kupiga risasi kinachozunguka tukio hilo (chini), wengine wanaonyesha kiwango cha kupigwa risasi wakati wa tukio (juu), na wengine hawana majibu (katikati).

2.1. Mapendekezo ya Prefrontal

Kanda ya Prefrontal (PFC) inakuza maendeleo makubwa wakati wa ujana, na maendeleo haya yamehusishwa na tabia za vijana wa kijana, hasa uwezo wa kusimamia na kuzuia tabia zinazohamasisha (Brenhouse et al., 2010, Geier et al., 2010, Sturman na Moghaddam, 2011a na Ernst, 2014). PFC imegawanywa katika mikoa mbalimbali ya kazi inayojitokeza na matokeo mazuri kwa tabia ya vijana na hatari ya ugonjwa. Kanda ya obiti (OFC) ni mkoa wa upendeleo wa kanda ambao hupokea pembejeo kutoka mikoa ya hisia na inahusishwa sana na maeneo ya limbic (Bei, 2007 na Rolls na Grabenhorst, 2008). Kwa hiyo, OFC inafaa kwa kuunganisha mambo ya kimwili ya matokeo ya malipo na ya aversive na taarifa za kihisia, na kisha kutumia taarifa hii ya ushawishi ili kuongoza tabia. Shughuli ya Neuronal katika OFC imehusishwa na uwakilishi wa matokeo ya malipo (van Duuren et al., 2007, Balleine et al., 2011 na Schoenbaum et al., 2011), na imehusishwa katika vipengele vingi vya tabia ya msukumo (Berlin et al., 2004, Winstanley et al., 2010 na Zeeb et al., 2010), ambayo imeinuliwa kwa binadamu na panya wakati wa ujana (Green na al., 1994, Adriani na Laviola, 2003, Burton na Fletcher, 2012, Doremus-Fitzwater et al., 2012 na Mitchell na Potenza, 2014). Kwa sababu OFC (pamoja na mikoa mingine ya prefrontal) imeonyeshwa kuwa imeendelezwa katika vijana wa binadamu (Sowell et al., 1999 na Galvan et al., 2006), OFC ni lengo la kufikiria kwa tofauti za umri katika usindikaji wa malipo.

Kitengo kimoja cha kurekodi cha ziada cha seli kilikuwa kinatumika kupima shughuli zinazozuiwa kazi katika neuroni za mtu binafsi. Kwa watu wazima, OFC idadi ya watu neuronal shughuli ilipungua wakati wa upatikanaji wa malipo (Mtini. 1B). Kwa upande mwingine, shughuli ya idadi ya vijana wa OFC iliongezeka wakati wa kurejesha (Sturman na Moghaddam, 2011b). Tofauti hii kubwa katika shughuli ilitokea licha ya kiwango cha msingi cha kupiga kiwango cha msingi kati ya vikundi, na kuzuia kiwango cha neuronal wakati wa awamu ya ufanisi ya hatua ya kijana inayoongoza utoaji wa malipo. Takwimu hizi zinaonyesha kuwa usindikaji wa malipo katika OFC inaweza kuwa biomarker yenye ufanisi wa tofauti za umri, hata wakati shughuli za msingi za neuronal na tabia ni sawa kati ya makundi.

Ingawa kiwango cha msingi cha kurusha kilikuwa sawa kati ya makundi ya umri, uchambuzi mwingine wa mifumo ya kurusha ilifunua tofauti zaidi. Vijana OFC ilionyesha kuongezeka kwa ubaguzi ikilinganishwa na watu wazima katika kiwango cha kupiga risasi katika majaribio mengi, kama inavyoonekana kwa sababu ya picha, ambayo hutoa kiwango cha kutofautiana kwa kawaida na inaweza kuhesabiwa na tofauti ya ross-kesi na maana ya msalaba (Churchland et al., 2010). Tofauti hii inaweza kuwa ni dalili ya ufanisi wa uandikishaji wa neural wa matukio yanayohusiana na malipo, kama kutofautiana kwa spike kudhoofisha mawasiliano mazuri kati ya kikanda kupitia ushirikiano wa shamba la kikapu (Fries, 2005 na Churchland et al., 2010). Muhimu sana, uchunguzi huu unaonyesha kwamba hatua zaidi ya kiwango cha kupiga kura rahisi inaweza kuwa muhimu kutambua tofauti za kazi katika usindikaji wa neural kati ya makundi ya umri, na uwezekano kati ya udhibiti wa afya na wagonjwa walio na ugonjwa au hatari.

OFC ina jukumu la kuimarisha katika chaguo la msukumo, linalotafsiriwa kama upendeleo kwa tuzo za haraka / kukidhi (Winstanley, 2007). Watu wachanga na panya wameongeza kupendeza kwa kufurahi mara moja ikilinganishwa na binadamu na panya watu wazima, na hii imehusishwa na unyanyasaji wa madawa ya kulevya na tabia mbaya ya vibaya (Adriani na Laviola, 2003, Doremus-Fitzwater et al., 2012, Mitchell na Potenza, 2014 na Stanis na Andersen, 2014). Uamuzi wa msukumo unahusishwa na matatizo kadhaa ya akili (Bechara et al., 2001, Ahn et al., 2011 na Nolan et al., 2011), na ni maandalizi ya matumizi mabaya ya madawa ya kulevya na matokeo ya kudumu kwa madawa ya kulevya kwa muda mrefu (Simon et al., 2007, Perry et al., 2008, Anker et al., 2009, de Wit, 2009 na Mendez et al., 2010). Kwa hivyo, hali ya kulisha inaweza kuendeleza ambapo watu wenye ugonjwa wa magonjwa ya akili wanaojumuisha kanuni za msukumo wa kimapenzi huwa na uwezekano mkubwa wa kutumia madawa ya kulevya, ambayo inachochea msukumo wa tabia (Garavan na Stout, 2005 na Setlow et al., 2009). Takwimu zetu zinaonyesha kwamba tofauti za umri katika msukumo inaweza kuwa, kwa sehemu, kutokana na tofauti za usindikaji wa neuronal katika OFC, kama OFC inajenga habari kuhusu ucheleweshaji unaohusishwa na malipo (Roesch na Olson, 2005 na Roesch et al., 2006). Usindikaji wa neural unaofaa sana katika utendaji kazi (kama inavyoonekana kwa sababu ya fano) na majibu ya kutolewa kwa malipo yaliyoonekana katika vijana wa OFC yanaweza kuwa kuhusiana na uwakilishi thabiti wa matukio yanayohusiana na malipo. Uchunguzi wetu pia unaweza kuhusishwa na uwezo mkubwa wa kupiga ucheleweshaji wa muda mrefu kati ya vitendo na matokeo, kazi inayohusishwa na neurons ya OFC (Roesch et al., 2006). Hii kwa upande ingeweza kuwezesha uchaguzi unaoendelea wa kufadhiliwa kwa kuchelewa haraka.

Tofauti zinazohusiana na umri pia zimezingatiwa katika maeneo ya infralimbic na prelimbic ya PFC ya kati, ambayo inahusishwa katika mipangilio ya tabia na maoni, tahadhari, na kukabiliana na majibu (Goldman-Rakic, 1995, Fuster, 2001, Killcross na Coutureau, 2003, Magno na al., 2006, Peters et al., 2008, Burgos-Robles et al., 2013 na Pezze et al., 2014). Wakati shughuli za neuronal bado haijaandikwa katika mikoa hii katika tabia ya wanyama wa vijana, correlates ya maendeleo ya usindikaji wa malipo yamefunuliwa kwa kupima jeni za mapema za haraka. Baada ya heroin kujitegemea utawala, vijana walionyesha ongezeko la attenuated katika neurons chanya chanya katika prelimbic na infralimbic cortices ikilinganishwa na watu wazima, dalili ya kupunguza uanzishaji wa PFC wa kijana wa kati na kutafuta madawa ya kulevya (Doherty et al., 2013). Ripoti za shughuli za nikotini-zinazofukuzwa zinakabiliana, na kuonyesha kuongezeka kwa ongezeko la Arc au mabadiliko sawa na cfos katika vijana ikilinganishwa na PFC ya watu wazima (Leslie et al., 2004 na Schochet et al., 2005). Hatimaye, mfiduo wa cocaine uliosababishwa kuongeza c-fos kujieleza katika vijana PFC (Cao et al., 2007). Wakati masomo haya yanatoa data muhimu, kipimo cha moja kwa moja cha usindikaji wa neural ya malipo ya madawa ya kulevya na ya asili katika PFC ya vijana wa kijana itazalisha habari maalum ya muda kuhusu kazi ya kijana ya kati ya vijana.

Uelewaji wa dopamine ya receptor katika kilele cha prelimbic kilele wakati wa ujana (Andersen et al., 2000). D1 receptors ya dopamine, hasa, yameunganishwa na tabia ya vijana wenye kuchochea. Panya za vijana huonyesha hatari kubwa ya cues zinazohusiana na madawa ikilinganishwa na panya za watu wazima (Leslie et al., 2004, Brenhouse na Andersen, 2008, Brenhouse et al., 2008 na Kota et al., 2011); kuzuia receptors D1 katika kijana prelimbic cortex hupunguza unyeti kwa cues hizi (Brenhouse et al., 2008). Kwa kuongeza, ufumbuzi wa ziada wa D1 katika kinga ya watu wazima wa zamani wa kike huongeza tena tabia za tabia za vijana, ikiwa ni pamoja na msukumo na kuongezeka kwa unyeti kwa cues zinazohusishwa na madawa ya kulevya (Sonntag et al., 2014). Kudhibiti upokeaji wa D1 pia hupunguza usiri wa tabia kwa amphetamine kwa kiwango kikubwa katika vijana kuliko watu wazima (Mathews na McCormick, 2012).

2.2. Striatum

Uendelezaji wa Neural wakati wa ujana unaendelea katika striatum (Sowell et al., 1999, Ernst et al., 2006, Casey et al., 2008, Geier et al., 2010 na Somerville et al., 2011). Striatum inahusishwa na kujifunza, malipo ya usindikaji na harakati, na imesababishwa sana katika magonjwa ya akili ikiwa ni pamoja na schizophrenia na kulevya (Kalivas na Volkow, 2005, Everitt et al., 2008 na Horga na Abi-Dargham, 2014). Vipande vyote vilivyo na upepo na upepo hupata makadirio marefu ya dopaminergic kutoka kwa midbrain, na maambukizi ya dopamine yameonyeshwa mara kwa mara kutofautiana kati ya watu wazima na ujana (Adriani na Laviola, 2004, Volz et al., 2009 na McCutcheon et al., 2012). Ingawa kuna utajiri wa data kutoka kwa mifano ya wanyama inayoelezea tofauti za neuroanatomical na pharmacological katika striatum kati ya panya ya vijana na watu wazima (Andersen et al., 1997, Bolanos et al., 1998 na Tarazi et al., 1998), kuna data ndogo chini ya kuelezea tofauti za umri katika shughuli za neural. Mafunzo mengi ya neural yaliyofanyika katika masomo ya vijana ya wanadamu yalisisitiza striral (vent) striatum (VS) hasa kiini accumbens (NAc), ambacho kinahusishwa katika msukumo, kujifunza na kukataa usindikaji (Robbins na Everitt, 1996, Kelley, 2004, Ernst et al., 2006, Galvan et al., 2006, Geier et al., 2010 na Hart et al., 2014). Hata hivyo, striatum ya dorsal (DS), ambayo inahusishwa katika kujifunza, uteuzi wa uteuzi na utunzaji wa tabia (Packard na White, 1990, Balleine et al., 2007 na Kimchi et al., 2009), imekuwa kwa kiasi kikubwa kupuuzwa kama locus ya tofauti ya maendeleo. Ili kuthibitisha na kulinganisha correlates ya neural ya usindikaji wa malipo katika mikoa yote ya kujifungua, maabara yetu yameandika shughuli ya ziada ya kitengo cha ziada katika DS na NAc ya panya za watu wazima na vijana wakati wa tabia iliyoongozwa na lengo.

Jambo la kushangaza, kazi iliyozuiwa kazi katika NAC haikutofautiana sana kati ya panya za watu wazima na vijana (Sturman na Moghaddam, 2012). Hata hivyo tofauti tofauti za umri, hata hivyo, zilionekana katika DS. Neurons za vijana zilianzishwa tu kabla ya hatua ya kutafuta malipo, wakati neuroni za watu wazima hazijibu hadi baada ya kukamilika kwa hatua (Mtini. 1B). Neurons za vijana katika DS pia zilianzishwa kabla ya malipo ya ujira, wakati neuroni za watu wazima zilizuiliwa na malipo (Mtini. 1B). Hii imeonyesha kuwa ubongo wa vijana huajiri DS circuitry mapema na kwa kiwango kikubwa zaidi kuliko watu wazima wakati wa kurejesha malipo.

Ingawa DS neurons za vijana hazipatikani kwa malipo, amftamine-evoked kutolewa dopamini inakabiliwa na ikilinganishwa na watu wazima katika mkoa huu. Viwango vya chini vya amphetamine-vikwazo vya dopamini visivyosababishwa na DS, lakini, tena, sio NA ya panya ya vijana ikilinganishwa na watu wazima (Matthews et al., 2013). Kushangaza, athari tofauti imechukuliwa na madawa ya dopaminergic ambayo hufanya kama inhibitors ya uptake, kama cocaine na methylphenidate, ambayo husababisha kuimarishwa kwa dopamine efflux katika vijana ikilinganishwa na watu wazima DS (Walker na Kuhn, 2008 na Walker et al., 2010). Kama ilivyo na amphetamine, athari hii ya cocaine inayohusiana na umri ilikuwa imejulikana zaidi katika DS kuliko NAc (Frantz et al., 2007 na Walker na Kuhn, 2008). Tofauti hii kati ya DS kutolewa kwa dopamine inaweza kuwa kazi ya upatikanaji wa msingi wa dopamine, kama upungufu wa dopamini uliopungua katika neurons ya dopamine ingeweza kuathiri madawa ambayo huwezesha kutolewa kwa dopamine (kama vile amphetamine) kwa kiwango kikubwa kuliko madawa ambayo yanahifadhi dopamine katika synapse (kama vile kama cocaine). Kwa hiyo, tyrosine hydroxylase, enzyme inayohusika na awali ya dopamine, ilipunguzwa katika DS ya vijana lakini sio NA (Matthews et al., 2013). Upungufu huu wa kutolewa kwa dopamine neurotransmission unaonyesha kwamba dopamine makadirio ya DS, ambayo yanayotoka kwa substantia nigra pars compacta (Ungerstedt, 1971 na Lynd-Balta na Haber, 1994), inaweza kuwa na uaminifu wakati wa ujana. Dopamine ina ushawishi wa kuzuia juu ya neurons ya kati ya spiny katika striatum (Kreitzer na Malenka, 2008). Dopamini ya uharibifu wa neurotransmission katika ujana DS inaweza, kwa hiyo, kuchangia katika shughuli zetu zilizozingatiwa za malipo iliyopigwa katika DS neurons. Masomo ya baadaye ya kurekodi kutoka kwa dopamine makadirio kwa DS ya vijana itaelekeza moja kwa moja utaratibu huu.

Eneo la striatum limehusishwa na thamani na msukumo kwa cues na malipo ni VS (Robbins na Everitt, 1996, Kelley, 2004, Cooper na Knutson, 2008 na Fanya na al., 2011). Kwa hiyo, nadharia nyingi za ugonjwa wa vijana na tabia ya kisaikolojia huzingatia tabia ya msukumo inayotokana na malipo yenye uhamasishaji na ufanisi wa mzunguko wa ubongo unaohusiana na thawabu (Bjork et al., 2004, Galvan et al., 2006, Geier et al., 2010 na Van Leijenhorst et al., 2010). Takwimu zilizopita, kwa upande mwingine, zinaonyesha kuwa tofauti tofauti za umri wa malipo zinaweza kuwa kubwa zaidi katika DS (Sturman na Moghaddam, 2012 na Matthews et al., 2013). Ingawa haya hayazuia jukumu la VS zinazoendelea katika mazingira magumu ya vijana na ugonjwa, wanaonyesha kwamba DS inaweza pia kuwa na jukumu kubwa katika tabia za vijana.

DS inahusishwa sana na kujifunza na udhihirisho wa kimwili wa tabia ya locomotive (Robbins na Everitt, 1992, Packard na Knowlton, 2002 na Gittis na Kreitzer, 2012). Hasa dorsomedial striatum (DMS), au eneo la associative striatum la DS linahusishwa katika kuunganisha vitendo kwa matokeo ya malipo, kama vidonda vya DMS vinavyoondosha kujifunza na kujieleza kwa tabia iliyoongozwa na lengo (Yin na Knowlton, 2004 na Ragozzino, 2007), na shughuli za DMS pia zimehusishwa katika encoding ya mifumo ya majibu ya kubadilika (Kimchi na Laubach, 2009). Kinyume chake, striatum ya dorsolateral (DLS) inashirikishwa na kuimarisha na kujieleza kwa tabia ya kawaida, wakati ambapo hatua hazitumii tena kwa uwakilishi wa matokeo (Yin et al., 2004 na Yin et al., 2009). Masomo ya shughuli za kijana wa neuronal na kutolewa kwa dopamine kwa kina katika tathmini hii (Sturman na Moghaddam, 2012 na Matthews et al., 2013) wote walikuwa eneo la DMS, na kuimarisha umuhimu wa mkoa huu katika maendeleo kuelekea kijana wa tabia ya kijana na ugonjwa wa ugonjwa. Kwa mujibu wa wazo hili, tofauti tofauti zimezingatiwa kwa tabia ya kinga kati ya panya za watu wazima na vijana, na vijana wanaonyesha tofauti kati ya tabia ya ala, ikiwa ni pamoja na tofauti katika msukumo wa hamu, kupunguzwa kwa kupunguzwa, kuzuia majibu na kupoteza uwezo wa kurekebisha mabadiliko katika hatua- matokeo ya matokeo (Friemel et al., 2010, Sturman et al., 2010, Andrzejewski et al., 2011, Mshale, 2011, Burton na Fletcher, 2012 na Naneix et al., 2012). Kwa kuongeza, vijana wanaonyesha uwezo wa kupunguzwa haraka kuanzisha jibu sahihi baada ya ishara ya kuacha (Simon et al., 2013), sawa na matokeo yaliyoonekana baada ya vidonda vya DMS (Eagle na Robbins, 2003).

Tofauti na DMS ya vijana, uwepo wa tofauti za maendeleo katika DLS hazi wazi. Wakati wa maonyesho ya tabia iliyoongozwa na lengo, vitendo vya awali vimeunganishwa kwa uwakilishi wa matokeo. Baada ya kufuzu, hata hivyo, vitendo vinapunguzwa chini na uwakilishi wa matokeo, na zaidi ya automatiska ("kawaida") (Dickinson, 1985). Plastiki inayohusiana na ujuzi huu wa tabia hutokea katika DLS (Yin et al., 2009, Balleine na O'Doherty, 2010 na Thorn et al., 2010), na kuhama kutoka kwa lengo-iliyoongozwa na tabia ya kawaida ni mediated kwa sehemu na maambukizi ya dopamine katika DS (Packard na White, 1991 na Belin na Everitt, 2008). Kuna data zinazopingana juu ya maendeleo ya mazoezi ya tabia katika vijana vs panya watu wazima. Panya za vijana huonyesha kukosa uwezo wa kurekebisha kukabiliana na mabadiliko katika hali ya kutosha, pamoja na kuongezeka kwa tabia ya kawaida katika kazi ya kuimarisha nguvu (Naneix et al., 2012 na Hammerslag na Gulley, 2014). Kuna ushahidi wa rigidity au tabia kubadilika katika panya ya vijana juu ya kuweka kuweka shifting ikilinganishwa na watu wazima, kulingana na kubuni kazi na vigezo (Leslie et al., 2004, Newman na McGaughy, 2011 na Snyder et al., 2014). Kazi ngumu zaidi huonekana kuzalisha kiwango kikubwa cha kubadilika kwa vijana. Kazi ya mabadiliko ya nne, ambayo inahitaji mzigo mkubwa wa utambuzi kuliko kiwango cha kawaida kilichochaguliwa, kuweka wazi kubadilika zaidi kwa vijana ikilinganishwa na panya za watu wazima (Johnson na Wilbrecht, 2011). Kwa kuongezea, data za hivi karibuni zinaonyesha kuwa, baada ya kujifunza kuzuia hatua mbele ya dalili, panya wa vijana hupata dalili hiyo haraka zaidi kama utabiri wa kichocheo cha hali ya Pavlovia, kama inavyotathminiwa na kuongezeka kwa tabia ya njia ya malipo. Hii ilipendekeza kwamba vijana wanaweza kurekebisha haraka thamani ya cue ambayo ilikuwa ya kushangaza hapo awali (ambayo inatofautiana na majukumu ya kugeuza, ambayo kwa kawaida inahusisha kuashiria thamani kwa cue isiyolipwa hapo awali). Jaribio la hivi karibuni katika maabara yetu lilijaribu uwezo huu wa kuzoea mabadiliko katika kitambulisho cha kidokezo zaidi kwa kufundisha panya kwenye dhana ya vifaa, wakati ambapo muhtasari wa 10 (mwanga au toni) uliwasilishwa, na pua iliyowekwa ndani ya bandari iliyowaka ilisababisha utoaji wa pellet ya chakula. Hakuna tofauti katika majibu sahihi kati ya watu wazima na vijana ilionekana katika kazi hii (F(1,12) = .23, p = .64; n = Kikundi cha miaka 7 / umri; Mtini. 2). Katika awamu ya pili ya jaribio hili, cue ya vifaa ilibadilishwa kwa moduli hadi cue 10 ya Pavlovian. Baada ya kubadilika kwa uhusiano wa matokeo ya ujasusi, vijana walionyesha asilimia kubwa ya njia ya Pavlovia wakati wa cue hii kuliko watu wazima, kama ilivyotathminiwa na wakati uliotumiwa kwenye eneo la chakula wakati wa cueF(1,12) = 6.96, p = .023; Mtini. 2). Katika jaribio la udhibiti, panya za vijana na watu wazima walipata mbinu ya Pavlovian kwa cue riwaya kwa kiwango sawa, na kuonyesha kwamba athari hii haikuhusiana na tofauti tofauti ya umri katika uwezo wa jumla wa kujifunza au kufanya hali ya Pavlovian (F(1,12) = .26, p = .62). Takwimu hizi, kwa hivyo, zinaonyesha kuwa, wakati cue inafanya kama kukomesha au kwenda ishara ndani ya muktadha wa vyombo, mabadiliko katika uhusiano wa matokeo ya cue yanaweza kupatikana kwa urahisi na panya wa vijana haraka kuliko watu wazima. Tabia hii ya ubongo wa ujana ingeiruhusu kuzoea mabadiliko ya thamani ya vidokezo vya awali au mazingira vizuri zaidi kuliko ubongo wa mtu mzima. Hii ni ugunduzi wa kupendeza kwa sababu utafiti mwingi juu ya vijana unazingatia tabia mbaya, wakati kubadilika kwa tabia kunapendekezwa kuwa tabia nzuri.

  • Picha kamili ya ukubwa (23 K)
  • Mtini. 2.   

    (A) Panya za watu wazima na wachanga walijifunza kutekeleza kitendo cha kipaumbele cha malipo baada ya uwasilishaji wa cue. (B) Uchunguzi huo huo ulibadilishwa kwa cue ya Pavlovian, ambayo wakati huo huo malipo haikuwa tena juu ya jibu, lakini mara zote ilitolewa kama cue imekamilika. Panya za vijana zilipata jibu la Pavlovian kwa cue (linalotafsiriwa kama wakati uliotumiwa kwenye mlo wa chakula unatarajia malipo wakati wa cue) haraka zaidi kuliko watu wazima.

Takwimu zilizofupishwa zinaonyesha kwamba panya za vijana zinaweza kuunganisha mahusiano kati ya cues na matokeo ambayo cues yalikuwa na maana zaidi zaidi kuliko watu wazima (Simon et al., 2013; Mtini. 2), au katika hali yenye mzigo mkubwa wa utambuzi (Johnson na Wilbrecht, 2011). Msaada mkubwa unaonyeshwa katika DMS ya vijana wakati wa matukio yanayohusiana na tuzo (Sturman na Moghaddam, 2012) inaweza kukuza uwezo wa kuongeza mabadiliko ya mikakati ya tabia (Kimchi na Laubach, 2009). Itakuwa ya riba kurekodi kutoka kwa DLS ya vijana, ambayo inahusishwa na kujifunza na kujieleza kwa tabia ya kawaida, kuchunguza ikiwa eneo hili ni uaminifu ikilinganishwa na watu wazima. Mafunzo ya haraka ya tabia yanapendekezwa kukuza madawa ya kulevya, kama tabia ya kawaida ya kutafuta madawa ya kulevya haiwezi kuwa na matokeo mabaya ya matumizi mabaya ya madawa ya kulevya na kulevya (Everitt et al., 2008 na Hogarth et al., 2013). Hivyo, utafiti unaoendelea wa jukumu la DS zinazoendelea katika malezi ya tabia ni muhimu sana kuelekea kushindwa kwa madawa ya kulevya ya vijana.

Wote DS na VS wanahusika na uamuzi wa hatari (Kardinali, 2006, Simon et al., 2011, Kohno et al., 2013 na Mitchell et al., 2014), hufafanuliwa kama upendeleo kwa hatari juu ya tuzo salama. Tabia ya hatari ni ukumbusho wa ujana, na unahusishwa na matumizi mabaya ya madawa ya kulevya (Bornovalova et al., 2005 na Balogh et al., 2013). Aidha, ushahidi wa hivi karibuni kutoka kwa mfano wa panya wa uamuzi wa hatari unaonyesha kwamba tabia mbaya katika vijana hutabiri cocaine binafsi utawala (Mitchell et al., 2014), ambayo inaweza kuwezesha matumizi mabaya ya madawa ya kulevya na kulevya wakati wa ujana (Adriani na Laviola, 2004, Merline et al., 2004 na Doremus-Fitzwater et al., 2010). Upungufu wa upatikanaji wa dopamini katika mikoa ya kujifungua ni predictive ya ngazi ya juu ya maamuzi ya hatari katika panya, na infusion ndani ya kuchagua dopamine agonists ama mfumo au katika vijana striatum hupunguza tabia hatari (Simon et al., 2011 na Mitchell et al., 2014). Kwa hiyo, panya za vijana huonyesha kupunguzwa kwa dopamini mwitikio na maelezo ya TH katika DS (Matthews et al., 2013), ambayo inaweza kutoa utaratibu wa sehemu kwa tabia ya hatari ya vijana. Uamuzi wa hatari pia unahusishwa na shughuli za neuronal na kujieleza kwa dopamini receptor katika OFC (Eshel et al., 2007, Van Leijenhorst et al., 2010, Simon et al., 2011 na O'Neill na Schultz, 2013). Inawezekana kwamba majibu ya malipo ya dharura katika OFC na DS (Sturman na Moghaddam, 2011b na Sturman na Moghaddam, 2012) zinahusiana na uamuzi wa hatari na mara kwa mara usio na hatari wakati wa ujana. Uchunguzi zaidi wa mzunguko huu unaweza kutoa data ya kuvutia na chaguzi za matibabu kwa hatua za mwanzo za magonjwa zinazoonyesha tabia ya hatari ambayo hudhihirisha wakati wa ujana, ikiwa ni pamoja na madawa ya kulevya, schizophrenia na unyogovu (Ludewig et al., 2003, Bornovalova et al., 2005 na Taylor Tavares et al., 2007).

2.3. Eneo la eneo la Ventral

Neurons ya Dopamine, hususan wale wenyeji wa eneo la vart (VTA), wanahusika na usindikaji wa malipo, kujifunza ushirika, na pathophysiolojia ya madawa ya kulevya, matatizo ya kihisia, na schizophrenia (Mwenye hekima na Bozarth, 1985, Schultz, 1998, Mwenye hekima, 2004, Sesack na Neema, 2010 na Jinsi na al., 2012). Mfumo wa dopamini umehusishwa na udhaifu wa tabia za vijana na ugonjwa (Luciana et al., 2012, Matthews et al., 2013 na Niwa et al., 2013), na vipengele vya maambukizi ya dopamine na shughuli za VTA ni tofauti na watu wazima na vijana (Robinson et al., 2011, McCutcheon et al., 2012 na Matthews et al., 2013). Kwa kuongeza, neurons ya dopamine katika mradi wa VTA kwa kanda ya prefrontal na striatum ya mikoa, mikoa inayoendelea maendeleo wakati wa ujana. Kidogo haijulikani, hata hivyo, juu ya jinsi vijana wa VTA neurons mchakato wa malipo matukio kuhusiana ikilinganishwa na watu wazima. Kurekodi hivi karibuni ya shughuli za ziada ya ziada kutoka kwa neurons ya VTA katika panya za watu wazima na vijana huonyesha kuwa neurons hizi zina kiwango cha kupiga basal sawa na kuitikia cues kuhusiana na malipo (Kim na Moghaddam, 2012), na kazi inaendelea ambayo itapima usindikaji wa malipo ya vijana katika hii, na nyingine, mikoa ya dopaminergic.

2.4. Muhtasari wa usindikaji wa mzunguko wa mshahara

Vijana huonyesha mwenendo wa msukumo wa kukuza, hatari ya kuchukua, kupata ujasiri, kutafuta madawa ya kulevya na malipo, na kubadilika kwa tabia na ikilinganishwa na watu wazima. Kama ilivyoelezwa hapo juu, kitengo moja cha electrophysiolojia kilibainisha tofauti za umri wa miaka katika usindikaji wa malipo ambao huenda unahusishwa na tabia hizi za tabia. Vijana huonyesha uanzishaji mkubwa wa malipo kwa jamaa na watu wazima katika OFC na DS (Mtini. 3). OFC miradi moja kwa moja kwa DS, angalau katika panya za watu wazima, wakionyesha kuwa uunganisho wa kina wa OFC-DS pia unaweza kuchangia madhara haya yanayoonekana (Berendse et al., 1992 na Reep et al., 2003). Neurons ya dopaminergic inayojitokeza kutoka kwa substantia nigra pia ina mradi wa DS (Voorn et al., 2004), na shughuli za ujira zenye uharibifu wa malipo katika neurons hizi zinaweza kuchangia ufanisi wa malipo ya DS katika ujana. Dopamine efflux iliyopunguzwa iliyoonekana katika DS ifuatayo yatokanayo na amphetamine inaonyesha kuwa neurons hizi zinaweza kuwa mbaya sana ikilinganishwa na watu wazima, ingawa majaribio zaidi yanahitajika kuthibitisha tofauti hii ya kazi. Shughuli ya kulipwa kwa mshahara katika DLS, ambayo inapokea pembejeo kali ya dopaminergic kutoka kwa substantia nigra (Groenewegen, 2003 na Voorn et al., 2004), pia kuna uwezekano wa kutofautiana kati ya watu wazima na vijana, kama maendeleo ya tabia za tabia hutofautiana katika kipindi cha maisha (Johnson na Wilbrecht, 2011, Newman na McGaughy, 2011, Simon et al., 2013 na Snyder et al., 2014).

  • Picha kamili ya ukubwa (25 K)
  • Mtini. 3.   

    Mzunguko wa tuzo uliotengenezwa kwa ubongo wa vijana. Uunganisho wa "circuits za malipo" ya kawaida huonyeshwa kwa rangi nyeusi na kuhusisha kiini kikovu (NAc), eneo la ventral teknolojia (VTA), na kamba ya mapendekezo ya kati (mPFC). Matokeo yetu katika vijana hutambua njia ya usindikaji wa malipo ya ziada inayoonyeshwa kwa rangi nyekundu. Tunaona kwamba makadirio ya dopamini kwenye striatum ya dorsal (DS), ambayo hutoka kwa substantia nigra (SNc) inaweza kuwa na uaminifu katika vijana (Matthews et al., 2013) wakati kinga ya obiti (OFC) na neurons DS ya vijana wanajibika kwa malipo ikilinganishwa na watu wazima (Sturman na Moghaddam, 2011a, Sturman na Moghaddam, 2011b na Sturman na Moghaddam, 2012). Kwa upande mwingine, NAC ya kutolewa kwa dopamini na shughuli za kuepuka malipo, na kukata msingi kwa neurons ya dopamini katika eneo la kijiji cha vita (VTA) ni kulinganishwa kati ya watu wazima na vijana (Kim na Moghaddam, 2012 na Matthews et al., 2013).

Kwa kushangaza, hakuna tofauti tofauti za umri wa miaka zilizotajwa katika usindikaji wa malipo ya NA, licha ya VS kuwa jambo muhimu katika mifano ya hatari ya tabia ya vijana (Ernst et al., 2009 na Geier et al., 2010). Shughuli hii sawa ya neural kati ya makundi ya umri ni sawa na ripoti za tofauti tofauti za umri katika madawa ya kulevya-yaliyotokana na dopamine efflux katika NAc (Frantz et al., 2007 na Matthews et al., 2013), ingawa masomo kuhusu kujieleza kwa dopamini receptor katika NAc ni kinyume (Teicher et al., 1995 na Tarazi na Baldessarini, 2000). Ukosefu wa tofauti katika usindikaji wa malipo ya NAc haukuzuia ushawishi wa NAC wa kijana aliyeendelea katika udhaifu wa tabia na kisaikolojia; hata hivyo, tofauti zilizoonekana katika mchakato wa motisha wakati wa ujana (Mshale, 2011) inaweza kutokea kutokana na shughuli za neural za kazi katika mikoa ya DS na PFC kwa kiasi kikubwa kuliko NAc. Kwa pamoja, upatikanaji huu unasema kuwa mzunguko wa utaratibu wa ubongo unapaswa kubadilishwa kwa vijana (Mtini. 3).

3. Hitimisho

Matokeo yaliyopitiwa hapa yanafafanua utafiti wa vijana wa baadaye katika njia mbili: (1) shughuli ya msingi au majibu ya uchochezi wa hisia kama vile malipo ya kutabiri cues hayakuathiriwa, au chini ya walioathirika, kuliko usindikaji wa neuronal karibu wakati wa malipo. Kwa hiyo, lengo la majibu ya malipo unaweza kutoa biomarker bora kwa udhaifu wa mapema na matatizo ya motisha na kuathiri. (2) Majibu ya neuronal mazuri yalionekana katika mikoa ambayo haijahusishwa na usindikaji wa malipo kwa watu wazima. Kwa hiyo, mzunguko wa nguvu wa tabia ya motisha inaweza kuwa tofauti na mifano yetu ya watu wazima na kuhusisha mikoa ya cortical na basal ganglia ambazo hazihusishwa kwa kawaida na usindikaji wa malipo. Kusisitiza baadaye katika mikoa kama vile DS inaweza kuongeza sana ujuzi wetu juu ya circuitry hii ya nguvu na mchango wake kwa hatari ya ugonjwa katika watu wenye hatari.

Mgongano wa maslahi

Waandishi wanatangaza kwamba hakuna migogoro ya maslahi.

Shukrani

Kazi hii iliungwa mkono na DA035050 (NWS) Na MH048404-23 (BM).

Marejeo

  •  
  • Mwandishi mwandishi sawa na: Chuo Kikuu cha Pittsburgh, Idara ya Neuroscience, A210 Langley Hall, Pittsburgh, PA 15260, Marekani. Simu: + 1 412 624 2653; fax: + 1 412 624 9198.