Kupunguza uzuiaji wa neuronal na uratibu wa kanda ya upendeleo ya vijana wakati wa tabia iliyohamasishwa (2011)

kuanzishwa

Ujana ni wakati wa marekebisho kama mtu anavyofanya mabadiliko ya kimwili na ya kisaikolojia kwa watu wazima (Arnett, 1999). Pia inachukuliwa kuwa ni wakati wa hatari kama inafanana na mwanzo wa dalili za matatizo makubwa ya akili, ikiwa ni pamoja na matatizo ya kihisia, schizophrenia, na matumizi mabaya ya madawa ya kulevya (Volkmar, 1996; Pine, 2002; Johnston et al., 2008). Katika miaka ya hivi karibuni, utafiti wa wanadamu na mifano ya wanyama wa kijana umeelezea mabadiliko ya umri katika seli za usanifu wa seli na molekuli na tofauti katika madhara ya dawa za madawa mbalimbali (Spear na Breki, 1983; Mshale, 2000; Adriani et al., 2004; Brenhouse et al., 2008; Paus, 2010). Tofauti zinazohusiana na tabia za umri pia zimezingatiwa na mara nyingi zinalenga, ingawa tabia ya vijana huelekea kuwa sawa na ya watu wazima katika mazingira mengi na mabadiliko ya kawaida tu katika uwezo wa kufanya maamuzi kutoka katikati ya ujana (Mshale, 2000; Doremus-Fitzwater et al., 2009; Figner et al., 2009; Cauffman et al., 2010). Hata hivyo, vijana wanaweza kushughulikia matukio mazuri tofauti na watu wazima. Kwa mfano, uchunguzi wa hivi karibuni uliona kijana mdogo kuliko kujieleza kwa watu wazima c-fos kujieleza katika striatum ya dorsal na nucleus accumbens baada ya kufidhiliwa na malipo ya kuhusishwa harufu cue (Friemel et al. 2010). Tofauti za hatua za vijana wa kijana wa kijana (PFC) wa neural shughuli na kuunganishwa pia wameelezwa (Ernst et al., 2006; Galvan et al., 2006; Orodha na al., 2006; Geier et al., 2009; Uhlhaas et al., 2009a). Hata hivyo, kidogo hujulikana kwa hali halisi ya tofauti hizi za umri katika kiwango cha neuronal.

Ili kulinganisha moja kwa moja usindikaji wa nguvu wa neurons ya kinga katika vijana na wale wa watu wazima, tumeandika shughuli moja ya kitengo na eneo la ndani (LFP) kutoka kwenye kiti ya orbitofrontal (OFC) ya panya wakati walifanya tabia ya motisha. OFC ililenga kwa sababu ya jukumu lake kuu katika matarajio ya thamani ya usindikaji na ushahidi uliopita wa chini ya maendeleo katika vijana (Schultz et al., 2000; Galvan et al., 2006; Schoenbaum et al., 2009). Kazi ya tabia inahusisha kutenda juu ya chama cha kujifunza-matokeo ya matokeo (Sturman et al., 2010), ambayo ni msingi wa kujenga jengo la tabia tata iliyohamasishwa. Unyenyekevu wa kazi hii kuruhusiwa kwa hatua za tabia kuwa sawa sana kati ya vikundi. Kwa hiyo tunaweza kuzingatia hypothesis kwamba hata kwa utendaji sawa wa kazi, kijana wa OFC anajenga habari zinazohusiana na kazi tofauti tofauti na watu wazima. Kufafanua tofauti za msingi za shughuli za neural-na kufanya hivyo katika ngazi ya neuronal-ni muhimu kwa kutambua michakato ya maendeleo ambayo inaweza kuhusishwa na hatari ya kuongezeka kwa neva ya ujana, na kwa kubuni baadaye ya mikakati ya kuingilia kati ili kuzuia na kutibu matatizo hayo.

Vifaa na Mbinu

Tabia

Panya za watu wazima na vijana walijaribiwa kwenye vifaa vya sanduku vilivyotumika (Coulbourn Instruments, Allentown, PA) ambavyo vilikuwa na mwanga wa nyumba, gazeti la pellet ambalo lingeweza kutoa pellets za chakula (fortified dextrose, 45 mg; Bio-serv, Frenchtown, NJ). mlo wa chakula, na mashimo matatu ya pua-poke yaliyopigwa kwa usawa kwenye ukuta kinyume na mlo wa chakula. Baada ya siku 5-6 ya kupona upasuaji, wanyama walikuwa vikwazo vyenye upole, walipata tabia ya vifaa vya upimaji wa tabia, na wakaanza kufundisha juu ya kazi ya tabia, ambayo imekuwa imejulikana awali (Sturman et al., 2010). Kwa kifupi, panya zilijifunza kuingia ndani ya shimo lenye mwanga wa pua-poke kwa ajili ya kuimarisha chakula cha pellet. Majaribio yalianza na mwanzo wa mwanga wa cue ndani ya shimo katikati ya pua-poke. Wakati panya ilipokuwa ndani ya shimo hilo mwanga huo mara moja ukageuka na pellet moja ilitolewa kwenye mlo wa chakula, ambao ulikuwa umeangazwa. Kuvuta ndani ya mboga ya chakula ili kupokea pellet ilizimisha mwanga wa mgodi wa chakula na husababisha muda wa muda wa 5 wa majaribio (Kielelezo 1a). Kila kikao kilikamilishwa baada ya majaribio ya 100 au kifungu cha minara ya 30. Kazi ya awali ilionyesha kwamba kazi hii inaweza kujifunza haraka na vijana na watu wazima, na utendaji wa kiwango cha juu unaotarajiwa kwa siku ya tatu ya mafunzo (Sturman et al., 2010). Hatua kuu za utekelezaji wa kazi zilijumuisha idadi ya majaribio ya jumla yaliyokamilishwa wakati wa kila kikao, upeo wa kupatikana kwa poke ya kiungo, na latency kutoka poke ya kiungo hadi kuingia kwenye chakula cha mlo (upatikanaji wa pellet). Umri × kikao cha mara kwa mara ANOVAs zilifanywa kwa hatua zote za matokeo katika SPSS (alpha = 0.05). Katika hali zote ambapo uamuzi wa upepo ulivunjwa, marekebisho ya chini yaliyotumiwa kwa marekebisho ya viwango vya uhuru viwango vya kihafidhina.

Kielelezo 1

Maji ya umeme, utaratibu wa kazi, na utendaji wa tabia. A) Panya ya vijana na watu wazima walifundishwa kwenye dhana rahisi ya kujifunza ya vyombo ambavyo walihusisha pua (poker) katika shimo lenye mwanga na baadae ...

Uchambuzi wa Electrophysiology

Data ya electrophysiological ilichambuliwa na scripts zilizoandikwa kwa desturi, zilizofanyika katika Matlab (Mathworks, Natick, MA), pamoja na lebo ya chronux (Chronux.org) kwa ajili ya uchambuzi wa LFP na kazi za kutofautiana kwa kiwango cha kupiga kura kwa kupatikana kwa Churchland na wenzake (http://www.stanford.edu/∼shenoy/GroupCodePacks.htm) (Churchland et al., 2010). Kwa ujumla, shughuli za neural zilikuwa zimefungwa wakati wa matukio maalum ya kazi: cue-trial, chunning ya pua-poke majibu, na kuingia kwa njia ya chakula. Njia nyingi za LFP zilikuwa zimefungwa wakati wa matukio haya ya kazi, na majaribio yenye vifaa vya kukataa yalipigwa kabla ya kugawa. Mfano mmoja wa majaribio ya vijana wa kijana na wazima wa LFP ghafla wakati wa kuimarisha unawasilishwa (Mchoro wa ziada 1). Wigo wa wastani wa nguvu ya kila somo katika sekunde kadhaa karibu na kila tukio la kazi ilihesabiwa na FFT. Hii ilifanywa kwa kutumia tepe 13 zinazoongoza, bidhaa ya upelekaji wa saa 7, na 1 s inayotembea kwa dirisha (kwa hatua 250 ms). Vigezo hivi, ikilinganishwa na zingine ambazo tumechunguza ziliruhusiwa kwa utatuzi wa masafa ya takriban 2 Hz, ambayo kwa ujumla iliruhusu mapipa mengi ya masafa katika kila bendi ya kupendeza. Mbinu ya kutumia watu wengi ilitumika kwa sababu inaboresha makadirio ya programu wakati wa kushughulika na data ya mfululizo wa wakati usioMitra na Pesarani, 1999), ingawa kutumia 1, 3, na mabomba ya 9 yalisababisha spectrograms zinazofanana. Kila mstari wa mstari (mstari) katika wigo wa nguvu ulikuwa alama ya Z kwa kawaida ya nguvu ya spectral wakati wa msingi (dirisha la 2 s kuanza 3 s kabla ya cue). Watazamaji na watu wazima walipungua kwa wigo wa nguvu za kawaida.

Pogramu za kiwango cha kurusha wakati wa tukio zilitengenezwa kwa kila kitengo kwenye windows karibu na hafla za kazi. Kiwango cha wastani cha majaribio ya kuruka kwa kila kitengo kilikuwa alama ya Z iliyowekwa kawaida kwa ile ya kipindi chake cha msingi. Vitengo viligawanywa kama "kuamilishwa" au "kuzuiliwa" ndani ya madirisha ya riba kulingana na kama shughuli zao wastani zilikuwa na mapipa matatu ya mfululizo ya 50 ms na Z ≥ 2 au Z ≤ -2, mtawaliwa. Vigezo hivi vilithibitishwa kwa kutumia uchambuzi wa -ni-parametric bootstrap kwenye kipindi cha msingi cha kila kitengo. Kwa kila kitengo, dirisha la msingi lilichukuliwa kwa nasibu na kubadilishwa mara 10,000. Sehemu ya madirisha ya 2-s ambayo shughuli zilizorekebishwa zilifikia vigezo vya umuhimu ni kipimo cha kiwango kinachotarajiwa cha uwongo wa kitengo hicho wakati wa dirisha la 2-s. Hii ilisababisha kiwango cha jumla cha chanya ya alpha = 0.0034 inayotarajiwa kwa jumla kwa vitengo vyote vya ujana na alpha = 0.0038 kwa vitengo vyote vya watu wazima. Alphas hizi za chini zinaonyesha kuwa kitengo cha uainishaji wa uwongo kitakuwa nadra vya kutosha kutosababisha kulinganisha kwa takwimu kwa idadi ya kategoria kati ya vijana na watu wazima. Ili kulinganisha mwendo wa majibu ya kitengo uchambuzi wa uainishaji ulifanywa na dirisha linalotembea karibu na hafla za kazi (kusonga-ukubwa wa dirisha 500 ms katika hatua 250 ms). Kwa madirisha ya wakati ya kupendeza sana kulinganisha takwimu zinazohusiana na umri (kwa mfano katika 1 s baada ya cue), uchambuzi wa mraba wa Chi ulifanywa ambao ulijumuisha idadi ya vitengo vya watu wazima na vijana vilivyoamilishwa, vilivyozuiliwa, na visivyo vya maana. Vipimo muhimu vya mraba wa Chi vilifuatiwa na kulinganisha kwa baada ya hoc ya uwiano kwa kila kategoria (kwa mfano vitengo vilivyozuiliwa kati ya vijana na watu wazima) kwa kutumia Z-test kwa idadi mbili (Meza 1). Kazi ya awali na dhana hii ya tabia imesababisha kwamba vijana na watu wazima wanafanya majibu ya kiti kwa kiwango cha juu kwa kipindi cha 3 (Sturman et al., 2010). Kwa hivyo, isipokuwa pale ilipobainika vinginevyo, uchambuzi wa elektroniki huwasilishwa kwa vikao vya 3-6, na wakati huo chama cha matokeo-hatua kinajifunza vizuri na vikundi vyote viwili. Hapa na mahali pengine, nadharia batili ilikataliwa wakati p <0.05.

Meza 1

Kulinganisha shughuli ya kitoto na umri wa watu wazima katika madirisha waliochaguliwa wakati-imefungwa kwa matukio ya kazi. Windows ya maslahi ni wakati-imefungwa kwa cue, instrumental poke (Poke) au kuingilia katika mlo wa chakula (FT). Kiwango cha vijana (Adol) na watu wazima ...

Uchambuzi wa ubadilishaji wa kiwango cha kupiga risasi ulihesabiwa kama sababu za Fano (tofauti ya kuhesabu spike / maana) kwa kutumia dirisha la 80 ms moving katika hatua za 50 ms. Kwa kila kitengo, uwiano wa hesabu ya spike na hesabu ya uwiano hutajwa kwenye kila wakati. Mlima wa regression inayohusiana na tofauti na maana kwa vitengo vyote imetambuliwa katika kila hatua ya dirisha, kutoa muda wa Fano sababu ya muda karibu na matukio ya kazi. Kuchunguza kama mabadiliko yaliyoonekana katika Fano sababu zaidi ya wakati (na tofauti za umri wa Fano sababu tofauti) zilikuwa kutokana na mabadiliko katika kiwango cha kurusha cha kupiga risasi badala ya kutofautiana, tumefanya mbinu zinazofaa zinazozingatiwa na Churchland na wafanyakazi wa ushirikiano (Churchland et al., 2010). Katika uchambuzi wa kwanza tulifanya sawa-sawa vinavyolingana kwa vitengo vya vijana na vijana. Mbinu hii ilifanyika mara kwa mara usambazaji wa kiwango cha usambazaji wa kupiga risasi, kwa vitengo vya kuacha mara kwa mara na kurudia. Sababu ya Fano kwa kila hatua ya wakati ilibadilishwa wastani wa upatikanaji wa 10 wa mchakato huu. Utaratibu huu umehakikishiwa kama mbinu bora ya kuepuka mabaki kwa sababu ya mabadiliko ya kiwango cha kurusha.Churchland et al., 2010). Mbali na hili, uchambuzi tofauti unaoanisha maana ulifanyika, ambapo histogram ya kiwango cha kawaida zaidi ya kawaida ilitumiwa wakati wote ndani ya kikundi cha umri (kama hapo juu) na pia kati ya makundi ya umri. Ufuatiliaji wa vipengele sawa vya Fano na vyema vinavyofanana vinaweza kuthibitisha kwamba tofauti za wakati na tofauti za umri katika Fano sababu zilionyesha kutofautiana kwa muda wa kutosha na sio tu maadili ya tofauti katika kiwango cha kiwango cha kurusha. Vijana na watu wazima Fano sababu walikuwa statistically ikilinganishwa kwa kutumia vipimo vya jumla katika Matlab.

Matokeo

Vipengee vya Field Field

Kurekodi electrophysiological ya LFPs, kipimo kilichofikiriwa kutafakari shughuli za vikao vya kikanda, vimeonyesha mifumo kama hiyo kwa vijana na watu wazima kwa njia ya kazi nyingi, na tofauti tofauti katika nguvu za spectral mara moja baada ya kuingia kwa chakula cha kuingia ili kuimarishwa (Kielelezo 2a). Wakati huo, watu wazima walionyesha alpha kubwa (8-12 Hz) na beta (13-30 Hz) nguvu. Theta (4-7 Hz) na gamma ya chini (31-75 Hz) nguvu zilikuwa sawa kati ya vikundi, wakati vijana walikuwa na nguvu kubwa ya gamma (76-100 Hz) kuliko watu wazima (Kielelezo 2b).

Kielelezo 2

Vijana na wazee wa LCP wakati wa vipindi 3-6. A) Watazamaji wa nguvu za LFP kwa vijana na watu wazima katika madirisha karibu na matukio muhimu ya kazi walikuwa kawaida kwa kipindi cha msingi (3 hadi 1 pili kabla ya kuchunguza mwanzo) kwa kila mzunguko. Muda wa muda wa kawaida ...

Fano Factor Uchambuzi

Tofauti zinazohusiana na umri zimeonekana katika kutofautiana kwa kiwango cha kupigana na kuhusishwa na matukio maalum ya kazi. Sababu ya Fano, ambayo ni mteremko wa uhusiano kati ya kutofautiana kwa uwiano na kuhesabu-kuhesabu-kuhesabu (Churchland et al. 2010), ilihesabiwa kuchunguza uwiano wa muda wa miwiko katika majaribio (Kielelezo 3). Vijana (panya 8 vitengo 265) vilikuwa na sababu kubwa za Fano kuliko watu wazima (panya 4 vitengo 184) wakati wa vikao vya 3-6 (ulinganisho uliofanywa na vipimo vya jumla) wakati wa kipindi cha msingi cha 2 Z = 6.90, p <0.01, katika Dirisha la sekunde 1 mara tu baada ya jaribio la kuanza kwa jaribio Z = 5.48, p <0.01, katika dirisha la 1 lililozunguka majibu ya vifaa Z = 3.12, p <0.01, na katika sekunde moja inayoongoza kwa urejeshwaji wa uimarishaji Z = 3.77 , p <0.01 (Kielelezo 3). Kwa sababu mahesabu ya Fano hutegemea ukubwa wa dirisha na hatua tumebadilisha vigezo hivi katika kipindi cha karibu na poke ya kiungo ili kuonyesha kwamba wakati ukubwa na urembo wa mahesabu huathirika, tofauti za wakati wote na tofauti zinazohusiana na umri hubakia (Mchoro wa ziada 2) Tulifanya mbinu inayolingana na maana (Churchland et al. 2010) kushikilia kiwango cha risasi cha wastani karibu mara kwa mara ili mabadiliko ya muda wa kupiga risasi hayataficha ufafanuzi wetu wa sababu ya Fano kama kipimo cha kutofautiana (Mchoro wa ziada 3a). Sisi vile vile tulilinganisha usambazaji wa kiwango cha kupiga kura kati ya makundi ya umri (Mchoro wa ziada 3b). Sababu za Fano za Raw zilifanana sana na zile zinazotumiwa na njia inayolingana na maana, na kuthibitisha kwamba wakati ulioona Fano sababu unaonyesha tofauti kati ya muda wa miwiko bila kujali mienendo ya kiwango cha kurusha. Tofauti moja kwa hili ilikuwa baada ya kuimarisha upya, wakati ambao watu wazima walionyesha mambo makubwa ya Fano ghafi (Kielelezo 3). Tofauti hii ilikuwa kutokana na angalau kwa sehemu ya mabadiliko katika kiwango cha maana cha kupiga moto, kwa kuwa hakukuwa na tofauti tofauti ya takwimu katika mambo yaliyofanana ya Fano wakati huo (Mchoro wa ziada 3). Matokeo haya yanaonyesha kwamba matukio muhimu husababisha kupungua kwa uwiano wa muda wa spike kwa vijana na watu wazima wote, na kwamba jambo la kushangaza, wakati wa vijana wa NEC neural spike ni tofauti zaidi kuliko ya watu wazima katika sehemu nyingi za kazi. Vipunguzo vya Fano vinavyotokana na uchochezi hufikiriwa kuwa mali ya jumla ya usanifu wa kamba (Churchland et al. 2010). Kwa hivyo, mambo ya juu ya Fano yanaweza kupendekeza tabia ya asili ya muda wa miwiko kuwa chini ya udhibiti wa kudhibitiwa katika OFC ya vijana ikilinganishwa na watu wazima.

Kielelezo 3

Fano sababu uchambuzi kulinganisha vijana na watu wazima kupiga kiwango kiwango. Sababu ya Fano ni mteremko wa tofauti ya majaribio ya majaribio-na-majaribio na hesabu ya uwiano maana ya vitengo vyote. Kutumia dirisha la kupiga sliding makadirio ya kutofautiana yaliongezwa kwa wakati ...

Shughuli ya Kitengo

Uchambuzi wa shughuli za neural moja wakati wa kazi ulifunua tofauti kubwa ya tukio kati ya vijana na watu wazima. Wakati wa kikao cha 1, kabla ya kujifunza vyama vya matokeo ya shughuli, kitengo cha kitengo kilibadilika kidogo kwa matukio ya kazi katika kikundi chochote. Mara kazi hiyo ilijifunza vizuri (vikao vya mafunzo 3-6), hata hivyo, matukio ya kazi yalifanya mwelekeo thabiti wa shughuli za neural (Kielelezo 4). Viwango vya msingi vya kupigia kiwango cha kila wakati wa kitengo-imefungwa kwa matukio ya kazi huonyeshwa Kielelezo 5a, kuonyesha kiwango na kiwango cha shughuli za neural za phasi. Kwa watu wazima (panya za 4, vitengo vya 184), lakini sio vijana (panya za 8, vitengo vya 265), shughuli za wastani zilipunguzwa kwenye cue na zilipita jibu la ala (Kielelezo 5b). Baada ya jibu, shughuli za kawaida za idadi ya watu wa vikundi vyote viwili pia imeshuka, na vijana wanapungua zaidi kuliko watu wazima. Karibu wakati wa shughuli za uimarishaji wa idadi ya watu uliongezeka, na watu wazima walipokuwa wakipiga mapema na kwa kiwango cha chini kuliko vijana. Shughuli kubwa ya vijana ilifikia wakati wa kuingia kwenye chakula cha kuingia; wakati ambapo wastani wa shughuli za watu wazima ulikuwa chini sana. Ingawa wachache sana katika idadi ya kutekeleza hitimisho thabiti, vijana (n = 8 vitengo) na watu wazima (n = 5 vitengo) viungo vya haraka vya kupiga spiking (FS) vinaonyesha mfano sawa wa shughuli karibu na matukio ya riba kama idadi ya watu wengi wakati wa vipindi 3 - 6 (Mchoro wa ziada 4) .Comparisons ya uwiano wa shughuli za kusisimua na za kuzuia matukio ya kazi (Kielelezo 5c) kwa ujumla umefunuliwa majibu ya kuzuia majibu na majibu sawa au yanayoimarishwa kwa vijana. Katika 1 s kufuata cue, watu wazima walikuwa na idadi kubwa sana ya vitengo vikwazo kuliko vijana na idadi sawa ya vitengo ulioamilishwa (Meza 1). Baada ya jibu la kijana, wakati vijana na watu wazima walipunguzwa sawa na shughuli za idadi ya watu, idadi sawa ya vitengo vilivyowekwa na vikwazo vilizingatiwa. Uchunguzi wa kikundi cha kuhamia-dirisha, uliotumiwa kutazama muda wa kuajiri wa neural, umeonyesha kuwa karibu na majibu ya viungo, vitengo vingi vilivyozuiliwa vilizuiliwa mapema na vilikuwa vimehifadhiwa zaidi kuliko vijana (Kielelezo 5c). Hii inathibitishwa na kuchunguza idadi ya vitengo vilivyozuiliwa katika windows windows 0.5 s kabla na 1 - 1.5 s baada ya majibu ya vifaa (Meza 1). Wakati vitengo vya watu wazima vilivyoamilishwa pia vinaonekana kuajiriwa kabla ya ule wa vijana, tofauti hizi hazikuwa muhimu kitakwimu. Uwiano wa vitengo vilivyoainishwa kama vilivyoamilishwa na vilivyozuiliwa vilitofautiana sana karibu na uimarishaji, na watu wazima wakiwa na idadi kubwa ya vitengo vilivyozuiliwa na vijana wana idadi kubwa ya vitengo vilivyoamilishwa. Kufikia 0.5-1 s baada ya kuimarishwa, hakukuwa na tofauti zinazohusiana na umri katika uainishaji wa kitengo. Matokeo haya yanaonyesha kuwa ingawa idadi sawa ya vitengo vya ujana na watu wazima inaweza kuamilishwa au kuzuiliwa kwa nyakati tofauti (kama vile poke ya vifaa), kupitia kazi nyingi vijana walikuwa na idadi ndogo ya vitengo vilivyozuiliwa.

Kielelezo 4

Wastani wa kiwango cha msingi cha kupigia kiwango + 1 sem (shading) kwa vitengo vyote vya watu wazima na vijana, wakati-imefungwa kwa matukio ya kazi wakati wa kila somo sita. Kiwango cha kupiga kazi kwa kiwango kikubwa cha vitengo vya vijana wote ni 4.66Hz na vitengo vyote vya watu wazima ilikuwa 5.18Hz. ...

Kielelezo 5

Idadi ya watu wa OFC na shughuli ya kitengo kimoja wakati wa vikao 3-6. A) Viwanja vya joto vinawakilisha kiwango cha kawaida cha kurusha kwa kila kijana (n = 265; viwanja vya juu) na watu wazima (n = 184; viwanja vya chini) kitengo. Kila safu ni shughuli ya kitengo cha mtu binafsi ...

Majadiliano

Kwa viwango vyote vya watu na kitengo cha moja, kijana wa OFC alifanya tabia tofauti ya mshahara tofauti na ile ya watu wazima, na tofauti kubwa zaidi ni kupunguza vijana chini ya shughuli za neural wakati wa malipo na matukio mengine mazuri. Vijana pia walionyesha kutofautiana kwa muda wa kutosha wakati wa kazi. Wakati wa kuimarisha, pamoja na kupunguza kidogo katika shughuli, kulikuwa na idadi kubwa ya vitengo vya vijana ambayo iliongeza shughuli zao, pamoja na tofauti katika nguvu ya alpha, beta na gamma LFP ikilinganishwa na watu wazima. Ni muhimu kuwa tofauti hizi za usindikaji wa neural za umri zimezingatiwa ingawa utendaji kazi ulikuwa sawa, ambao unaonyesha kwamba tofauti hizo hazionyesha tu ugomvi wa tabia (Schlaggar et al., 2002; Yurgelun-Todd, 2007). Hata ikiwa kuongeza masomo ya ziada yalifunua tofauti za tabia wakati wa mafunzo mapema, vijana na watu wazima walifanya kazi kwa kiwango cha juu kutoka kikao cha tatu kuendelea. Uchunguzi wetu wa electrophysiolojia ulilenga kwenye vikao hivi baadaye, wakati chama cha matokeo ya matokeo kilijifunza vizuri na vikundi vyote viwili. Tulichagua kazi ya tabia ambayo, ingawa rahisi kutosha kujifunza katika kipindi cha muda mfupi cha ujana wa panya, inaweza kuchukuliwa kuwa kizuizi cha msingi cha jengo la tabia iliyo na motisha zaidi. Kwa hiyo, matokeo haya yanaonyesha kwamba hata kama vijana wanafanya tabia hiyo hiyo kama watu wazima, encoding yao ya neural ya matukio mazuri na ufanisi wa usindikaji dhahiri (kama inahusiana na kutofautiana kwa muda wa kutosha) hutofautiana kabisa.

Neurons ya vijana walipenda kuwa na shughuli ndogo ya kupunguzwa kuliko watu wazima wakati wa matukio muhimu ya tabia kama vile cue-trial cue, kabla ya jibu la instrumental, na kabla na wakati wa malipo. Vile tofauti tofauti ya umri inaweza kuwa kutokana na chini ya inC neuronal kuzuia wakati huu. Inhibition ya neuronal ina jukumu muhimu katika kuunganisha shughuli za oscillatory (Fries et al., 2007; Cardin et al., 2009; Sohal et al., 2009), kudhibiti uwiano wa muda wa kutosha, na kuboresha ufanisi wa mawasiliano ya neuronal (Buzsaki na Chrobak, 1995). Vifupisho vile, kama vinavyohesabiwa na EEG na LFP, ni mabadiliko ya kimwili katika upungufu wa neuronal, unafikiri kutafakari mwingiliano wa mali za ndani na za mzunguko (Buzsaki na Draguhn, 2004), ambazo zinafaa wakati wa kutolewa kwa kiwiko (Fries, 2005). Synchrony ya oscillations inaweza kutoa dhamana ya mawasiliano ya makundi ya neuronal (Fries, 2005), na inaweza kuwa kati ya utaratibu wa kumfunga na nyingine (Uhlhaas et al., 2009b). Hatua za synchrony ya neuronal katika bendi maalum za mzunguko zinahusiana na utendaji wa utambuzi katika mazingira mengi (Basar et al., 2000; Hutcheon na Yarom, 2000) na hupunguzwa katika majimbo kadhaa ya pathological, kama vile schizophrenia (Uhlhaas na Singer, 2010). Uhlhaas na wenzake wamegundua tofauti kati ya kazi za EEG zinazohusiana na kazi kati ya vijana na watu wazima (Uhlhaas et al., 2009a). Kulingana na matokeo haya, tumeona ongezeko ndogo katika nguvu za alpha na beta katika OFC ya vijana wakati wa kuimarisha. Bendi hizi za mzunguko zinadhaniwa kuwa muhimu kwa mawasiliano ya neural juu ya umbali mrefu (Pfurtscheller et al., 2000; Brovelli et al., 2004; Klimesch et al., 2007), ambayo inaweza kuwa duni zaidi kwa vijana. Ufafanuzi huu unafanana na tafiti zinaonyesha kwamba uunganisho wa kazi hubadilika kutoka kwa kuwa zaidi ya mitaa hadi zaidi ya kusambazwa kupitia maendeleo (Fair et al., 2009; Somerville na Casey, 2010).

Tuliona pia tofauti zinazohusiana na umri katika kiwango cha kutofautiana kwa kiwango cha kupiga kura katika majaribio, kupimwa kwa kutumia uchambuzi wa sababu ya Fano. Kazi ya hivi karibuni imesababisha kuwa katika mikoa mingi ya cortical, shughuli za upangaji wa neuroni zinasimamishwa na tabia ya msisimko au kiungo, kama inavyoonekana katika sababu za Fano zilizopunguzwa (Churchland et al., 2010). Kwa hakika tuliona kuwa katika OFC, tabia ya vyombo, njia ya malipo / kutarajia, na kuimarisha (kwa watu wazima) imesababisha kupungua kwa kiwango chetu cha kutofautiana kwa kiwango cha kurusha. Kupunguzwa kwa ukubwa kwa kawaida kunatokea kama panya zilifanya majibu ya kifaa na wakati kabla ya kuimarishwa. Kubadilishana kwa kiwango kikubwa cha kupigia kura ingekuwa inatarajiwa kama muda wa shughuli za neural ulikuwa chini ya kudhibitiwa, kama ilivyokuwa katika OFC ya vijana. Vijana walikuwa na mambo makubwa zaidi ya Fano kuliko watu wazima kupitia sehemu kubwa ya kazi, isipokuwa kipindi cha 1-mara moja baada ya kuingia kwenye chakula. Matokeo haya yanaonyesha kuwa vijana huwa na kiwango cha kutofautiana kwa kiwango cha kupiga risasi, ambacho kinaweza kupendekeza ufanisi mdogo katika coding ya neural. Hiyo ni, mambo makubwa ya Fano yanaonyesha kuwa watoto wa kijana wa OFC neurons hutazama matukio sawa sawa na kutofautiana zaidi, kutokana na majaribio ya kesi, ambayo inaweza kuwa na uwiano wa chini wa ishara-kwa-kelele kwa msimbo sawa wa kiwango ikilinganishwa na ule wa watu wazima. Hii ni thabiti na kutafuta kwamba uwezekano unaohusiana na tukio la watoto na vijana una uwiano wa chini wa signal-to-noise kuliko watu wazima, ambao unaweza kuwa kutokana na "kutokuwa na utulivu wa ndani" ya maeneo ya ubongo huzalisha ishara hizi (Segalowitz et al., 2010). Kama vile uzuiaji wa neural ni muhimu kwa kuzuia oscillations, mitandao ya kuzuia hutoa muda wa usahihi kwa spiking ya seli kuu (Buzsaki na Chrobak, 1995). Kwa hiyo, uhusiano unaweza kuwepo kati ya tabia ya vitengo vya vijana ili kuonyesha vikwazo vidogo vya chini kwa matukio mazuri, na kiwango kikubwa cha kupiga kiwango cha viwango vya vijana. Lazima tushughulikie, hata hivyo, kwamba uhusiano huo hauwezekani kwa moja kwa moja, kama muda wa kutofautiana kwa sababu za Fano hakuwa pia wakati wa tofauti kubwa katika kuzuia phasi.

Mabadiliko makubwa ya neurodevelopmental hutokea wakati wa ujana. Kuna kupungua kwa jambo la kijivu na kuongezeka kwa jambo nyeupe wakati huu (Benes et al., 1994; Paus et al., 1999; Paus et al., 2001; Sowell et al., 2001; Sowell et al., 2002; Sowell et al., 2003; Gogtay et al., 2004). Receptors kwa neuromodulators kadhaa kama vile dopamine huelezwa katika viwango vya juu katika vijana kuliko watu wazima katika PFC na basal ganglia (Gelbard et al., 1989; Lidow na Rakic, 1992; Teicher et al., 1995; Tarazi et al., 1999; Tarazi na Baldessarini, 2000). Katika panya ambazo hazipatikani, shughuli za neural za dopamini ni za kijana zaidi kuliko vijana au watu wazima (McCutcheon na Marinelli, 2009). Katika vipande vya cortical kuimarisha madhara ya dopamine D2 receptor agonist ni sasa tu kwa ucheleweshaji-au umri wa watu wazima, wakati huo mabadiliko ya ghafla ni aliona (Tseng na O'Donnell, 2007). Maneno ya watumishi wa NMDA kwenye neurons ya haraka-spiking (FS) pia hubadilika sana katika PFC ya vijana. Wengi wa vijana wa vijana wa FS hawaonyeshi maonyesho ya mpangilio wa NMDA ya mediptic. Wale seli ambazo zinawaonyesha zinaonyesha NMDA iliyopunguzwa mbali: uwiano wa AMPA (Wang na Gao, 2009). Masomo haya yanaonyesha tofauti za msingi katika usanifu na physiolojia ya mikoa ya akili ya vijana na wasambazaji waliohusishwa na tabia ya motisha na mazingira magumu ya akili. Utafiti wa sasa, ambao kwa ujuzi wetu ni wa kwanza kutumia rekodi ya ziada ya electrophysiological kwa macho, tabia ya wanyama wa kijana hufanya ufanisi wa kazi ya matokeo haya ya seli na Masi kwa kuonyesha kwamba shughuli za neural zinazohusiana na kazi ni tofauti kabisa kwa vijana wakati wa usindikaji wa vijana matukio.

Uchunguzi wa fMRI wa kibinadamu umegundua kwamba vijana huchukua thawabu na malipo ya kutarajia tofauti na watu wazima katika kiwango kikubwa cha kikoa (Ernst et al., 2005; Galvan et al., 2006; Geier et al., 2009; Van Leijenhorst et al., 2009). Maelezo ya sasa ya udhaifu wa tabia za vijana ni pamoja na wazo la kuwa PFC "haijatengenezwa" kwa mujibu wa shughuli zake na / au uunganisho wake wa kazi pamoja na uboreshaji wa miundo ya subcortical (Ernst et al., 2006; Casey et al., 2008; Steinberg, 2008). Uchunguzi wa sasa unaona kuwa tofauti za maendeleo zinazingatiwa hata wakati wa tabia ya msingi ya malipo, na huonyeshwa kimsingi katika kiwango cha kitengo kimoja kwa kiwango cha kupunguzwa kwa shughuli za neural zilizopunguzwa kwa vijana wa OFC kwa wengi, lakini sio yote, matukio muhimu. Wakati kazi ya baadaye itahitajika kuanzisha uhusiano huo, tofauti katika ngazi moja ya kitengo kwa kiwango cha majibu ya kuzuia inaweza kuwa chanzo cha tofauti za vijana ambazo zimeonekana katika kutofautiana kwa nguvu na kutofautiana kwa muda. Kwa sababu ya umuhimu wa kuzuia udhibiti wa muda maalum wa spikes, kuzuia oscillations, na hivyo kuwezesha mawasiliano mazuri ya makundi ya neuronal (Buzsaki na Chrobak, 1995; Fries et al., 2007), kupunguza uzuiaji wa watoto wachanga wa PFC ni sawa na uchunguzi wa tofauti kubwa katika usindikaji wa cortical unaoonekana katika utafiti huu na wengine. Hata hivyo, tabia ya vijana kuwa na kupunguza kidogo katika shughuli za kitengo karibu na matukio mazuri yanaweza kutokea kutokana na kupunguza chini katika shughuli za mchanganyiko wa msisimko pamoja na uzuiaji wa kupunguzwa.

Shughuli iliyobadilishwa ya kuzuia kinga inaweza kuathiri uzuiaji wa tabia (Chudasama et al., 2003; Narayanan na Laubach, 2006) na imehusishwa na mataifa mengine ya pathological (Chamberlain et al., 2005; Lewis et al., 2005; Behrens na Sejnowski, 2009; Lewis, 2009). Kwa mfano, watu wenye ugonjwa wa schizophrenia wamepungua GAD67 mRNA kujieleza, enzyme kushiriki katika awali ya neurotransmitter inhibitory GABA (Akbarian et al., 1995). Wagonjwa wa schizophrenia pia wamepungua GABA-1) -makunoreactive axon cartridges katika PFC (Woo et al., 1998). Hii ni ya maana ya utafiti kwa vijana, kama GAT-1 cartridges immunoreactive (ambayo pia immunoreactive kwa parvalbumin) kilele tu kabla ya ujana na kisha kupungua kwa kasi kwa marehemu marehemu (Cruz et al., 2003), wakati wa kawaida wa schizophrenia. Kazi ya baadaye inayofafanua chanzo sahihi cha shughuli za kipindi kinachohusiana na umri wakati wa maendeleo ya kawaida inaweza kuwa moja kwa moja kuhusiana na pathophysiolojia na wakati wa dalili za magonjwa ya akili ambayo hutokea wakati wa ujana.

Vifaa vya ziada

Shukrani

Marejeo