บทบาทของพลาสติกซินแนปติกในการพัฒนาวัยรุ่นของฟังก์ชันผู้บริหาร (2013)

นามธรรม

การพัฒนาวัยรุ่นของฟังก์ชั่นผู้บริหาร

วัยรุ่นมีการกำหนดค่อนข้างแน่นอนว่าเป็นช่วงเวลาที่เริ่มต้นด้วยการโจมตีของวัยแรกรุ่นและสิ้นสุดลงด้วยการแบกภาระความรับผิดชอบของผู้ใหญ่¹ มันเป็นช่วงเวลาของการเพิ่มความโน้มเอียงที่จะมีส่วนร่วมในพฤติกรรมเสี่ยงซึ่งรวมถึงการทดลองกับแอลกอฮอล์ยาสูบยาเสพติดและพฤติกรรมทางเพศ ดาห์ล¹ ได้เรียกสมองของวัยรุ่นว่า 'tinderbox ตามธรรมชาติ' เนื่องจากฮอร์โมนของอวัยวะสืบพันธุ์กระตุ้นพฤติกรรมทางอารมณ์และความอยากอาหารเช่นแรงขับทางเพศความรุนแรงทางอารมณ์ที่เพิ่มขึ้นและการรับความเสี่ยง แต่ระบบสมองที่ควบคุมและกลั่นกรองความต้องการทางอารมณ์และความอยากอาหารเหล่านี้ยังไม่มี เป็นผู้ใหญ่

prefrontal cortex (PFC) เป็นสื่อกลางในการทำงานของผู้บริหาร ได้แก่ พฤติกรรมที่มีการนำแนวทางภายในการวางแผนเป้าหมายและการควบคุมแรงกระตุ้นซึ่งเป็นสาระสำคัญของการคิดอย่างมีเหตุผลและทำหน้าที่ตอบโต้ความอยากและตรวจสอบพฤติกรรมเสี่ยง^{2, 3} PFC เป็นพื้นที่สมองสุดท้ายที่จะเติบโต^{4, 5, 6, 7} และดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่ความสามารถของสมองส่วนหน้าสำหรับพฤติกรรมที่มีการชี้นำภายในหน่วยความจำในการทำงานและทักษะการจัดการขององค์กรไม่ถึงขีดความสามารถในการใช้งานเต็มรูปแบบสำหรับผู้ใหญ่จนถึงกลางวัยรุ่นจนถึงปลาย^{8, 9, 10, 11, 12}

Crews เอตอัล¹³ มีความคล้ายคลึงกันระหว่างวัยรุ่นและช่วงเวลาสำคัญช่วงต้นประสาทสัมผัสซึ่งขึ้นอยู่กับความเป็นพลาสติกของการพัฒนาการเชื่อมต่อทางประสาทสัมผัสและช่วยให้การปรับสิ่งแวดล้อม (ประสาทสัมผัส) ของการเชื่อมต่อทางประสาทสัมผัสสุก โดยเฉพาะพวกเขาได้เสนอแนะว่าในวัยรุ่นวงจร PFC อาจได้รับการตกแต่งด้วยพลาสติกและการตอบสนองต่อปัจจัยแวดล้อมที่คล้ายกันและเป็นผลมาจาก เพิ่มความอ่อนแอให้กับผลกระทบที่เป็นอันตรายจากการใช้สารเสพติดและความเครียด¹³

การทบทวนนี้ตรวจสอบวรรณกรรมเกี่ยวกับการพัฒนาของวัยรุ่นข้ามสปีชีส์และมุ่งเน้นไปที่บทบาทที่ปั้นพลาสติกรับกลูตาเมตที่รับสื่ออาจเล่นในการครบกำหนดของวงจร PFC ในวัยรุ่น มันถูกตั้งสมมติฐานว่าวัยรุ่นแสดงถึงขั้นตอนของกิจกรรมที่เพิ่มขึ้นของกลไกการหดตัวในระยะยาว (LTD) ที่โน้มเอียงไปสู่การกำจัด synaptic และต่อไปว่าการสิ้นสุดของเฟส จำกัด ที่อนุญาตนี้เป็นการเปลี่ยนไปสู่วัยผู้ใหญ่.

ในที่สุดการพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่ความเสี่ยงที่มากขึ้นต่อสารของการละเมิดและความเครียดอาจแสดงถึงการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมเหล่านี้และกลไก LTD ของพลาสติกที่เน้นเสียงในช่วงวัยรุ่น สมมติฐานที่หยิบยกในการทบทวนนี้ในขณะที่การเก็งกำไรมีวัตถุประสงค์เพื่อจุดประกายการวิจัยเพิ่มเติมในกลไกระดับโมเลกุลที่เป็นไปได้ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาวัยรุ่นของ PFC แน่นอนว่าพลาสติกซินแนปปีได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางใน PFC น้อยกว่าฮิบโปแคมปัส อย่างไรก็ตามหลักฐานการติดตั้งแสดงให้เห็นว่าทั้ง potentiation ระยะยาว (LTP) และ LTD มีบทบาทสำคัญในการทำงานขององค์ความรู้ที่เป็นสื่อกลางโดย PFC และบางทีเมื่อถูกรบกวนในโรคที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของเยื่อหุ้มสมองนี้¹⁴

การพัฒนาก่อนวัยเรียนและช่วงเวลาที่สำคัญทางประสาทสัมผัส

Tเขามีลักษณะเฉพาะและภูมิประเทศของการเดินสายสมองไม่ได้ถูกเตรียมโปรแกรมไว้ล่วงหน้าทั้งหมด แต่สร้างขึ้นโดยกระบวนการแบบไดนามิกที่เกิดขึ้นในสมองกำลังพัฒนา วัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงยุคสุดท้ายในชุดของขั้นตอนการพัฒนาที่เปลี่ยนสมองที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะในรูปแบบของผู้ใหญ่. เพื่อให้เข้าใจการพัฒนาของวัยรุ่นได้อย่างเต็มที่สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่ามันแตกต่างอย่างไรจากการเจริญเติบโตของเด็กก่อนวัยรุ่น

กลไกการพัฒนาที่อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของการเชื่อมต่อเกิดขึ้นก่อนที่จะเริ่มมีอาการของวัยรุ่นเช่นก่อนวันเกิด 28 (PD28) ในสัตว์ฟันแทะ, 9 เดือนในแมว, และ 3 ปีในสัตว์ที่ไม่ใช่มนุษย์^{15, 16, 17} และรวมถึงการเสื่อมสภาพของเซลล์ประสาทและซอนอย่างเด่นชัด^{18, 19} อันที่จริง สมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะนั้นแตกต่างจากคู่ที่เป็นผู้ใหญ่โดยมีการเชื่อมต่อระหว่างส่วนต่าง ๆ ของสมองที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับสมอง aครั้งที่สองโดยการทับซ้อนของเขตข้อมูลสถานีที่แยกในสมองของผู้ใหญ่. ตัวอย่างเช่นในหนูแฮมสเตอร์และหนูแรกเกิดการคาดคะเน retinocollicular ที่ไม่ได้ข้ามคือจากเรตินาไปจนถึง ipsilateral superior colliculus (SC) ไม่เพียง แต่ครอบครองอาณาเขตที่ขยายตัวมากในเซาท์แคโรไลนาเมื่อเทียบกับสมองผู้ใหญ่ เช่นเดียวกับเซลล์ปมประสาทเรตินา^{20, 21, 22} การหดตัวของเทอร์มินัลประมาณการนั้นสัมพันธ์กับการสูญเสียของเซลล์ปมประสาทโพรงจมูก²² Mแร่โดยทั่วไปในระบบประสาทส่วนกลางมากเกินไปของเซลล์ประสาทที่มีการตายของเซลล์ประสาทที่ตามมาเป็นกลไกทั่วไปที่ใช้โดยสมองที่กำลังพัฒนาเพื่อให้แน่ใจว่าสมดุลที่เหมาะสมของการฉายภาพและเซลล์ประสาทที่เปิดกว้างจะบรรลุ^{19, 23, 24, 25}

รูปแบบที่สองที่แพร่หลายของความเสื่อมในสมองที่กำลังพัฒนาคือความเสื่อมที่ จำกัด อยู่ที่การเชื่อมต่อแบบแอกซอนทำให้เซลล์ประสาทต้นกำเนิดไม่เสียหาย ยกตัวอย่างเช่นในระบบประสาทส่วนกลางคอร์เทสคัลลอสคอลโปรเจกชั่นที่แพร่หลายในลูกแมวและหนูตัวเล็กจะถูกบีบให้รูปแบบผู้ใหญ่โดยการหดตัวของคอลอสซอนโดยไม่ต้องสูญเสียเซลล์^{26, 27, 28} การวิเคราะห์เชิงปริมาณของตัวเลขซอนในสถานที่สำคัญแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของรูปแบบของการเสื่อมสภาพนี้เป็นจำนวนของซอนในสมองเจ้าคณะที่ไม่ใช่มนุษย์หนุ่มช่วงจากสองครั้ง (ระบบทางสายตา) ถึง 3.5 ครั้ง (corpus callosum) จำนวนในสมองผู้ใหญ่^{29, 30, 31} ทั้งสองรูปแบบของความเสื่อมที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียเซลล์ประสาทหรือการสูญเสียของซอนจำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับการสลายตัวของประสาทที่จัดตั้งขึ้น³² อย่างไรก็ตามเหตุการณ์การพัฒนาในช่วงต้นเหล่านี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่การรวมรูปแบบโดยรวมกำลังเพิ่มขึ้นอย่างหนาแน่น^{33, 34, 35, 36, 37, 38} ตัวอย่างคลาสสิกหรือการเชื่อมต่อการเปลี่ยนแปลงในช่วงต้นของการลดลงของการป้อนข้อมูล polyneuronal บนเส้นใยกล้ามเนื้อเดียวกับ axon เดียวแสดงให้เห็นว่าจำนวน synaptic อาจเพิ่มขึ้นเป็นอย่างไรเมื่อซอนซอนแตกหน่อขั้วช่องท้องซับซ้อนมากขึ้น^{18, 39} ในทำนองเดียวกันในระบบประสาทส่วนกลางของการถดถอยประสาทไม่เหมาะสมมากกว่าการชดเชยโดยการเจริญเติบโตและการขยายตัวของเขตข้อมูลขั้วที่เหมาะสม⁴⁰

หลักฐานมากมายได้พิสูจน์แล้วว่าการปรับโครงสร้างการเชื่อมต่อทั่วสมองนั้นขึ้นอยู่กับกิจกรรมและเป็นสื่อกลางโดยกลไกของเฮบเบียน^{41, 42, 43, 44, 45} แม้ว่าการถดถอยปกติของการเชื่อมต่อในระบบภาพสามารถดำเนินการต่อในกรณีที่ไม่มีสัญญาณภาพ⁴¹ มีช่วงเวลาที่เป็นพลาสติกในระหว่างการพัฒนาหลังคลอดที่อนุญาตให้มีการเดินสายไฟใหม่เพื่อตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมทางประสาทสัมผัสที่เปลี่ยนแปลงไป^{43, 46, 47} เป็นที่น่าสังเกตว่าช่วงเวลาที่สำคัญสำหรับพลาสติกที่เกิดขึ้นทางประสาทสัมผัสเกิดขึ้นในช่วงเวลาก่อนวัยรุ่นที่มีการเปลี่ยนแปลงการเชื่อมต่อเกิดขึ้น^{34, 48, 49}

วัยรุ่น: การกำจัด synaptic และยอด excitatory / ยับยั้ง

เหตุการณ์การเจริญเติบโตที่เชื่อมโยงกับขั้นตอนการพัฒนาของวัยรุ่นอย่างต่อเนื่องมากที่สุดคือการลดความหนาแน่นของซินแนปติกหรือ 'การตัดแต่งกิ่งแบบซินแนปติก' การวิเคราะห์เชิงปริมาณของซินแนปส์ในไพรเมตที่ไม่ใช่มนุษย์พบการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของซินแนปติกในบริเวณเยื่อหุ้มสมองหลายชั้นที่เพิ่มขึ้นในช่วงเดือนที่ 3 หลังคลอดลดลงอย่างช้าๆ (10%) จนถึงอายุ ∼2 ปีโดยมีการลดลงอย่างมาก (40%) ระหว่าง 2.7 ถึง 5 ปี (วัยผู้ใหญ่)^{35, 36, 37, 38} ในเยื่อหุ้มสมองมนุษย์ระยะเวลาของความหนาแน่นสูงสุด synaptic จะถูกเซในภูมิภาคต่าง ๆ แต่รูปแบบพื้นฐานของความหนาแน่นสูงสุด synaptic ในวัยเด็กตามด้วยการกำจัด synapse ที่แข็งแกร่งตลอดต้น (เยื่อหุ้มสมอง) หรือกลางวัยรุ่น (PFC) อยู่ในข้อตกลงขั้นพื้นฐานกับ การศึกษาเจ้าคณะที่ไม่ใช่มนุษย์^{4, 50} ข้อมูลล่าสุดได้พิสูจน์แล้วว่าการกำจัดไซแนปส์ในมนุษย์นั้นไม่ได้จบลงในช่วงวัยรุ่น แต่ยังคงดำเนินต่อไปในอัตราที่ลดลงสู่วัยผู้ใหญ่ตอนต้น⁵¹ นอกจากนี้ในเยื่อหุ้มสมองของมนุษย์โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ synaptic synaptophysin และ postsynaptic density protein-95 (PSD-95) แสดงรูปแบบที่คล้ายกันของยอดเขาในวัยเด็กและลดลงผ่านวัยรุ่น⁵² แม้ว่ามันควรจะสังเกตว่าการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้พบว่าเพิ่มความเข้มข้นของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับ synaptic ตลอดช่วงวัยรุ่น⁵³ อย่างไรก็ตามหลักฐานส่วนใหญ่ชี้ให้เห็นว่าการตัดแต่ง synaptic เป็นกระบวนการที่ครบกำหนดอายุที่เกี่ยวข้องกับวัยรุ่น ชนิดอื่น ๆ ได้รับการศึกษาน้อยกว่า แต่มีรูปแบบที่คล้ายคลึงกัน ความหนาแน่นสัมพัทธ์สูงสุดพบได้ในสัปดาห์หลังคลอดของ 7th ในแมว³⁴ ในหนูข้อมูลล่าสุดชี้ให้เห็นว่าความหนาแน่นของกระดูกสันหลังสูงสุดใน PFC มีอยู่ที่ PD31 โดยที่ความหนาแน่นของกระดูกสันหลังจะลดลงจนกระทั่ง PD 57 หรือ PD60 เช่นวัยผู้ใหญ่ตอนต้น³³

การกำจัด Synaptic ในวัยรุ่นนั้นเป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นสาเหตุของการลดลงของปริมาณสสารสีเทาที่ตรวจพบผ่านการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กระยะยาว (MRI) ของมนุษย์ แม้ว่าการลดลงของการเชื่อมต่อ synaptic อาจจะมาพร้อมกับการเพิกถอนกระบวนการ glial และเส้นประสาท แต่การกำจัดของเซลล์เซลล์ประสาทเกิดขึ้นก่อนหน้านี้ในการพัฒนา⁵⁴ หนึ่งในการศึกษา MRI ตามยาวครั้งแรกของมนุษย์ที่ตรวจพบรูปแบบการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันในปริมาตรสสารสีเทาและสีขาว: ปริมาณสสารสีขาวเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงจนถึงอายุ 22 อายุประมาณในขณะที่ปริมาณสสารสีเทาเยื่อหุ้มสมอง –10 ปี) จากนั้นปฏิเสธเป็นปริมาณผู้ใหญ่⁵ การศึกษาแบบตัดขวางของเด็กและวัยรุ่นรวมถึงการศึกษาจากหลายองค์กรขนาดใหญ่เมื่อไม่นานมานี้ยังแสดงรูปแบบที่ตรงกันข้ามสำหรับสสารสีเทาและสีขาว^{55, 56, 57} ที่น่าสนใจคือการเปลี่ยนแปลงปริมาณเยื่อหุ้มสมองในช่วงอายุนี้โดดเด่นที่สุดในกลีบหน้าและข้างขม่อม^{8, 58, 59} อันที่จริงการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ชี้ให้เห็นว่ามีความก้าวหน้าในการที่สมาคมเยื่อหุ้มสมองชั้นสูงเช่น PFC มีอายุการแสดงลดลงของปริมาณสสารสีเทา⁷

ความสำคัญของการทำงานของการกำจัด synaptic ในช่วงวัยรุ่นแม้ว่าจะยังคงลึกลับอาจเกี่ยวข้องกับการปรับสมดุล excitatory / ยับยั้งในเซลล์ประสาทของแต่ละบุคคลและภายในเครือข่าย เหตุผลหลักในการสนับสนุนสมมติฐานนี้เกิดขึ้นจากการสูญเสียที่เฉพาะเจาะจง: excitatory synapses นั้นจะถูกเลือกแบบที่เลวลงในขณะที่ synapses ที่ยับยั้งนั้นไม่ได้รับการยกเว้น^{35, 37} แม้แต่การสูญเสียของโคมระย้าซอนซอนบูติกใน PFC การค้นพบที่ถูกตีความในขั้นต้นว่าเป็นการสูญเสียการยับยั้งประสาท⁶⁰ ขณะนี้รองรับการกำจัดอินพุต excitatory ในแง่ของข้อมูลทางสรีรวิทยาใหม่⁶¹ นอกจากนี้หลักฐานเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้พิสูจน์แล้วว่าตัวรับโดปามีน D2 บนตัวรับยานั้นได้รับการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงในช่วงวัยรุ่น^{62, 63, 64} ก่อนที่จะถึงวัยหนุ่มสาวการกระตุ้นจาก D2 จะทำให้เกิดการไม่มีผลหรือการยับยั้งเพียงเล็กน้อยต่อ interneurons อย่างไรก็ตามในสัตว์ที่โตเต็มวัยการกระตุ้นของผู้รับ D2 นั้นเป็นสิ่งที่กระตุ้นอย่างมากและส่งผลให้เกิดการยิงที่แข็งแกร่งของ interneurons และการยับยั้งที่มีประสิทธิภาพของเป้าหมายเซลล์เสี้ยม เป็นผลให้การยับยั้งได้ตำแหน่งของตำแหน่งสูงขึ้นในวัยรุ่นผ่านการยิงโดปามีนที่พึ่งพึ่งได้เพิ่มขึ้นรวมถึงการได้รับสัมพัทธ์ในอัตราการยับยั้ง / excitatory synapse ใน PFC การศึกษา neurophysiologic ได้สร้างบทบาทที่สำคัญสำหรับการยับยั้งประสาทในการไกล่เกลี่ยข้อมูลผ่านเครือข่ายท้องถิ่น^{65, 66} ยิ่งไปกว่านั้นการฝึกหัดอย่างรวดเร็วเป็นสื่อกลางให้กับการแกว่งของแกมม่าซึ่งจำเป็นต่อการคำนวณเยื่อหุ้มสมองในหลายพื้นที่ของเยื่อหุ้มสมองและการประมวลผลทางปัญญาใน PFC^{67, 68} ดังนั้นความสมดุลที่ถูกต้องของการยับยั้งและการกระตุ้นจึงดูเหมือนว่ามีความสำคัญสำหรับหน้าที่การบริหารเชิงบรรทัดฐานและในทางกลับกันการรบกวนของความสมดุลนี้ถือเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของการเจ็บป่วยทางจิต^{69, 70}

กลไกระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการทำให้มีเสถียรภาพและการตัดแต่ง synaptic

การรักษาความเสถียรของไซแนปส์และการกำจัดไซแนปส์เป็นผู้เล่นหลักในกระบวนการครบกำหนดที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาวัยรุ่นและวัยรุ่น การเปลี่ยนจากการซิงโครไนซ์ที่เพิ่งตั้งขึ้นใหม่ไปสู่การซิงก์ที่โตเต็มวัยแสดงถึงขั้นตอนแรกในการทำให้เสถียรของการซิงค์ ตัวรับ N-methyl-D-aspartate (NMDAR) มีการแปลเร็วมากไปยังพังผืด postsynaptic แต่การเปลี่ยนไปใช้สถานะ synapse ที่เป็นผู้ใหญ่มากขึ้นนั้นมีลักษณะโดยการรับสมัครของ alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isylazazole ตัวรับ (AMPAR) ถึงการซิงค์^{71, 72, 73, 74} การแสดงออกของ AMPARs บนพังผืด postsynaptic นั้นเกิดจาก potentiation ระยะยาวของ NMDAR (LTP) ซึ่งเป็นกลไกเดียวกับที่อธิบายไว้ในฮิบโปเพื่อการเรียนรู้และความจำ^{73, 74, 75, 76} กระบวนการที่ใช้สื่อกลาง NMDAR ครั้งที่สองคือผลลัพธ์เมื่อการกระตุ้นอวัยวะเข้าร่วมล้มเหลวในการเปิดใช้งานเซลล์ประสาทเป้าหมาย⁷⁶ ในหลาย ๆ แง่มุม LTP และ LTD เป็นกระบวนการที่ตรงกันข้ามแม้ว่าพวกเขาจะมีส่วนร่วมในกลไกการส่งสัญญาณภายในเซลล์ที่แตกต่างกัน^{77, 78, 79, 80} การกระตุ้นที่สำคัญของ NMDARs สามารถทำให้เกิดการเสริมฤทธิ์ของ synapses ผ่าน LTP หรืออ่อนตัวลงผ่านทาง LTD และการแทรกหรือการเอา AMPAR ออกจากเมมเบรน postsynaptic เป็นท่อสำหรับการเปลี่ยนแปลงนี้ใน synaptic strength^{81, 82} ที่สำคัญ LTP และ LTD ไม่เพียงเพิ่มความแข็งแกร่งหรือลดการเชื่อมต่อ synaptic (ปั้นพลาสติกระยะสั้น) แต่จริง ๆ แล้วก่อให้เกิดการเพิ่มหรือสูญเสียของ synapses (ปั้นพลาสติกระยะยาว) แม้ในสมองผู้ใหญ่^{83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92}

ก่อนที่บทบาทของ LTP ที่ใช้สื่อกลาง NMDAR ในการสร้างการเชื่อมต่อแบบ synaptic ที่ผู้ใหญ่ได้รับการยอมรับก็คือ Constantine-Paton เอตอัล⁴⁴ สันนิษฐานว่ากิจกรรมการเปลี่ยนแปลงการเชื่อมต่อที่ขึ้นอยู่กับการพัฒนาสมองอาจจะเป็นสื่อกลางโดย NMDARs เพราะตัวรับเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งในการตรวจจับการเปิดใช้งานซิงโครไนซ์ก่อนและหลังการซิงโครไนซ์ หลักฐานที่เพิ่มขึ้นสนับสนุนความคิดที่ว่า LTP และ LTD เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างแผนที่ฟิลด์กระบอกมัสสุในคอร์เทกซ์หลัก somatosensory และคอลลาเจนตาในคอร์เทกซ์สายตาหลักทั้งที่เกี่ยวข้องกับการปรับโครงสร้างของอินพุตธาลัมไปยังเลเยอร์ 4^{49, 93, 94, 95, 96} ในการพัฒนาเช่นเดียวกับการเรียนรู้และความจำความเป็นพลาสติกนั้นเป็นแบบสองทิศทางคือกิจกรรมที่ซิงโครไนซ์ของอินพุตแบบ afferent อาจทริกเกอร์ LTP และทำให้เกิดการครบกำหนดและการซิงโครไนซ์ ในทางกลับกันกิจกรรมอะซิงโครนัสอาจลดกำลัง synaptic ผ่าน LTD และจูงใจซินแนปส์ให้กำจัด⁹⁷

เมื่อเร็ว ๆ นี้การเปลี่ยนแปลงใน NMDAR มีการเชื่อมโยงกับช่วงเวลาที่สำคัญของการพัฒนาพลาสติกต้น องค์ประกอบย่อยหน่วย NMDAR เปลี่ยนจาก NR2B เป็นรูปแบบที่แพร่หลาย NR2A ในการพัฒนาในช่วงต้นในเยื่อหุ้มสมองภาพและ somatosensory^{98, 99, 100} ยิ่งไปกว่านั้นการเปลี่ยนแปลงใน NR2B ไปยัง NR2A แสดงให้เห็นถึงการโต้ตอบอย่างคร่าว ๆ กับช่วงเวลาวิกฤตสำหรับพลาสติกที่มีความรู้สึก: จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาวิกฤตถูกทำเครื่องหมายโดยการเพิ่มขึ้นของนิพจน์ NR2A และจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาวิกฤต^{100, 101} ที่สำคัญสวิตช์ไม่ได้ถูกล็อคไว้กับอายุที่เฉพาะเจาะจง แต่ในความเป็นจริงอาจล่าช้าได้โดยการกีดกันทางประสาทสัมผัสบ่งบอกว่ามันถูกควบคุมโดยกิจกรรม^{93, 102, 103, 104, 105} ในทางกลับกันการเปลี่ยนแปลงจาก NR2B เป็น NR2A ชนิดย่อยตัวรับจะควบคุมความไวของการเชื่อมต่อเหล่านี้เป็นการกระตุ้นโดย NMDAR ยกตัวอย่างเช่นในคอร์เทกซ์สายตาหลักของเฟอร์เร็ตระดับ NR2B อยู่ในระดับสูงเมื่อเปิดตาและลดลงในเลเยอร์ 4 เมื่อสิ้นสุดช่วงเวลาวิกฤตสำหรับปั้นพลาสติกของตามีอำนาจ แต่ยังคงสูงในเลเยอร์ 2 / 3¹⁰⁶ ตามลําดับการศึกษาทางสรีรวิทยาในเยื่อหุ้มสมองของแมวแสดงให้เห็นว่าเซลล์เยื่อหุ้มสมองชั้น 4 แต่ไม่ใช่เซลล์ 2 / 3 ชั้น, ลดความไวของการมองเห็นและกิจกรรมที่เกิดขึ้นเองเพื่อเป็นศัตรู NMDAR ในตอนท้ายของช่วงเวลาที่สำคัญ¹⁰⁷ การค้นพบร่วมกันเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการสลับจากตัวรับ NR2B ไปเป็น NR2A จะยุติช่วงเวลาวิกฤตของปั้นพลาสติกที่ขึ้นอยู่กับประสบการณ์ในการสร้างคอลัมน์เกี่ยวกับตาในเยื่อหุ้มสมองที่มองเห็น

LTM และ NMDAR-mediated LTP อาจ จำกัด การประกอบโมเลกุลสำหรับการตัดแต่งกิ่ง synaptic ของวัยรุ่นถึงแม้ว่าจะให้ความสำคัญกับการกำจัดแบบ จำกัด และ synaptic มากขึ้น กลไกเดียวกันนี้สามารถอธิบายกระบวนการพัฒนาที่แตกต่างกันสองกระบวนการได้อย่างไร บางทีช่วงเวลาของวัยรุ่นที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างกว้างขวางในความสมดุลของกลไก LTP / LTD และความชุกของการกำจัด synaptic ที่สอดคล้องกันมากกว่าการเพิ่ม synaptic ในชิ้นหนูหนูฮิปโปแคมปัสอัตราส่วน NR2A / NR2B ที่เพิ่มขึ้นนั้นเชื่อมโยงกับการเคลื่อนไหวของกระดูกสันหลังที่ลดลงและการทำให้มีเสถียรภาพของ synaptic เพิ่มขึ้นซึ่งแสดงถึงบทบาทในองค์ประกอบย่อยของ NMDAR ในการหยุดยั้ง synaptogenesis¹⁰⁸ นอกจากนี้สถานะ NR2A เอื้อต่อ LTP น้อยกว่า ทั้งนี้เป็นเพราะไคเนสโปรตีน II / CaMKII ซึ่งมีบทบาทสำคัญใน LTP^{109, 110} ผูกเป็นพิเศษกับหน่วยย่อย NR2B^{110, 111, 112} ดังนั้นการแสดงออกของ NR2B ในเมมเบรน Postynaptic จึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเหนี่ยวนำ LTP ในขณะที่บทบาทของ NR2A ใน LTP นั้นยังไม่เป็นที่ยอมรับ^{113, 114, 115} นอกจากนี้นิพจน์ NR2A ยังได้รับการปรับปรุงโดยลิแกนด์เชื่อมโยงกับ NMDARs ดังนั้นจึงปรับกิจกรรมในขณะที่นิพจน์ NR2B ไม่ได้ขึ้นอยู่กับกิจกรรมก่อนหน้า¹¹⁶ ดังนั้นหน่วยย่อยของ NR2A จึงคิดว่าจะต้องรับผิดชอบต่อ metaplasticity ของ synapses เช่นการเปลี่ยนแปลงในความเป็นไปได้ของการเกิด synaptic plasticity^{117, 118} ด้วยอายุและกิจกรรมหน่วยย่อย NR2A จะรวมอยู่ในเมมเบรน postsynaptic แทนที่หน่วยย่อย NR2B¹¹⁶ ผลลัพธ์ที่เพิ่มขึ้นอัตราส่วน NR2A / NR2B แปลเป็นเกณฑ์ที่สูงขึ้นสำหรับการเหนี่ยวนำของ LTP และในทางกลับกันสถานะที่เป็นที่นิยมมากขึ้นสำหรับการเหนี่ยวนำของ LTD^{118, 119}

บทบาทของพลาสติกในนีโอคอร์เท็กซ์ยังไม่ได้รับการยอมรับเช่นเดียวกับในฮิบโป อย่างไรก็ตาม LTM และสื่อกลางของ NMDAR ได้รับการอธิบายใน neocortex ที่มองเห็น¹²⁰ และที่หลาย synapses ใน PFC^{121, 122, 123} สะดุดตา LTD ไกล่เกลี่ยผ่านผู้รับ metabotropic กลูตาเมต (mGluRs) ได้กลายเป็นสิ่งสำคัญที่จะเปลี่ยนแปลง NMDAR-mediated LTD ในพื้นที่ที่กว้างขวางของสมอง^{124, 125, 126} และสมควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นพื้นฐานทางโมเลกุลที่เป็นไปได้สำหรับการตัดแต่ง synaptic ใน PFC ในเรื่องนี้ mGluR ปั้นได้รับการอธิบายที่ thalamocortical synapse ในเยื่อหุ้มสมอง somatosensory¹²⁷ อาจบ่งบอกว่ารูปแบบพลาสติกนี้มีอยู่ที่ซินโดรมทาลามิกที่มีการสลายตัวแบบปานกลางใน PFC อย่างไรก็ตามที่ synapse thalamocortical, mGluR LTD ทำหน้าที่ presynaptically เพื่อลดการปล่อยเครื่องส่งสัญญาณและลดกิจกรรม synaptic¹²⁷ กลไกดังกล่าวไม่น่าจะส่งผลให้เกิดการสูญเสีย synapse และการมีส่วนร่วมของกระดูกสันหลังและดังนั้นจะไม่เป็นผู้สมัครที่แข็งแกร่งสำหรับการตัดแต่ง synaptic synaptic อำนวยความสะดวกในช่วงวัยรุ่น นอกจากนี้ mGluR LTD ที่ไซต์ postsynaptic ในฮิปโปแคมปัสมีความสัมพันธ์กับเงี่ยงขนาดใหญ่ที่มี AMPAR มากมาย¹²⁸ ซึ่งแตกต่างจากฮิบโปแคมปัสที่มีหนามเห็ดขนาดใหญ่อยู่ในส่วนใหญ่บางเงี่ยง filopodial เงี่ยงเด่นใน PFC¹²⁹ ดังนั้นหลักฐานที่แข็งแกร่งสำหรับ mGluR ในพลาสติกที่เกี่ยวข้องกับการตัดแต่งกิ่ง synaptic PFC กำลังขาด; อย่างไรก็ตามการมีส่วนร่วมที่เป็นไปได้ของ mGLuR-mediated LTD ในการกำหนดอายุวัยรุ่นล่วงหน้าไม่สามารถลดได้

ยังคงมีคำถามมากมายที่ต้องตอบเกี่ยวกับบทบาทของ metaplasticity ใน PFC เช่นกัน เนื่องจากชนิดย่อย NR2A ส่งเสริมสถานะ LTD-receptive ใน synapse และ LTD เชื่อมโยงกับการกำจัด synaptic จึงน่าสนใจที่จะทราบว่าสวิตช์ NR2B เป็น NR2A นั้นเกิดขึ้นใน PFC หรือไม่ เกี่ยวข้องกับการควบคุมการรับรู้ของพฤติกรรม ถ้าสถานะ LTD-receptive เป็นจุดเด่นของการพัฒนาวัยรุ่นข้อสันนิษฐานที่สมเหตุสมผลคือมีสวิทช์ระดับโมเลกุลเพิ่มเติมที่ลดสถานะของวัยรุ่นในสภาวะที่เปิดรับได้น้อยลงอย่างมาก สวิตช์นี้แม้ว่าจะไม่ปรากฏหลักฐานในปัจจุบันจะเปลี่ยนสถานะไซแนปส์ให้อยู่ในสถานะที่เปิดกว้างน้อยลงต่อการเปลี่ยนแปลงในนิพจน์ AMPAR บนเมมเบรน postsynaptic เนื่องจากการตัดแต่ง synaptic ยังคงดำเนินต่อไปจนถึงวัยผู้ใหญ่ตอนต้นแม้ว่าจะอยู่ในระดับที่ต่ำกว่าช่วงวัยรุ่น^{33, 51} ดูเหมือนว่าช่วงการเปลี่ยนภาพจะค่อยเป็นค่อยไปมากกว่าจะเกิดขึ้นอย่างฉับพลันส่งผลให้สถานะพลาสติกน้อยลงในช่วงปลายทศวรรษที่สามของมนุษย์

การพัฒนาวัยรุ่นของฟังก์ชันการคิดและพลาสติกซินแนปติก

ฟังก์ชั่นผู้บริหารที่ควบคุมโดย PFC แสดงระยะเวลาการเติบโตที่ยาวนานถึงการบรรลุเป้าหมายเฉพาะในช่วงวัยรุ่นตอนปลาย^{11, 130} การเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาตรที่เกิดขึ้นในช่วงวัยรุ่นมีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพการเรียนรู้ที่ดีขึ้นเช่นประสิทธิภาพของหน่วยความจำทางวาจาและอวกาศมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับสิ่งที่เป็นสีเทาผอมบางในสมองส่วนหน้า⁶ หน่วยสืบราชการลับทั่วไปก็แสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์กับวิถีวิถีของสสารคอร์เทกซ์สีเทาในสมองทำให้ผอมบางเช่นนั้นด้วยความฉลาดทางสติปัญญาแสดงให้เห็นว่าวัยรุ่นที่แข็งแกร่งในช่วงต้นเพิ่มระดับสสารสสารสีเทา¹³¹ อย่างไรก็ตามการทำให้ผอมบางเยื่อหุ้มสมองมากเกินไปในช่วงวัยรุ่นมีความเกี่ยวข้องกับรัฐที่เป็นโรคเช่นโรคสมาธิสั้น (ADHD)¹³² ดังนั้นจึงมีระดับที่เหมาะสมของการตัดแต่ง synaptic ที่จำเป็นต่อการพัฒนาตามปกติของการทำงานขององค์ความรู้ผู้ใหญ่

การศึกษาล่าสุดหนึ่งได้กล่าวถึงบทบาทของ AMPAR expression และ LTD ในการพัฒนาฟังก์ชั่น PFC ในเม้าส์ Vazdarjanova เอตอัล¹³³ ใช้เมาส์ดัดแปรพันธุกรรมที่แสดงออกถึง calcyon ซึ่งเป็นโปรตีนที่เป็นสื่อกลางในการดำเนินกิจกรรม AMPAR internalization และพบว่าการแสดงออกของ calcyon มากกว่าการแสดงออกตลอดอายุการใช้งานของเมาส์ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของความกลัวบริบท (CFE) และหน่วยความจำในการทำงาน ขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่น PFC ปกติ ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการสนทนานี้วัยรุ่นเป็นช่วงเวลาที่สำคัญสำหรับการผลิตของการขาดดุลเหล่านี้ เมื่อปิดเสียงการแสดงออกมากเกินไปโดยเฉพาะในช่วงวัยรุ่นยุคฟังก์ชัน CFE ปกติได้รับการช่วยเหลือ¹³³ คำอธิบายหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับการค้นพบนี้คือการทำให้เป็นอัมพาตของ AMPAR และฟังก์ชั่นที่เกี่ยวข้องเช่น LTD นั้นมีความอ่อนไหวต่อกฎระเบียบมากขึ้นในช่วงวัยรุ่นและกฎระเบียบนี้ถูกปิดหรืออย่างน้อยก็ลดลงอย่างมากในสมองวัยผู้ใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นคำว่า LTD ที่โอ้อวดในช่วงวัยรุ่นแปลเป็นหมายเลข synaptic ที่เปลี่ยนแปลงใน PFC หรือที่อื่น ๆ ในปัจจุบันไม่เป็นที่รู้จัก อย่างไรก็ตามเป็นที่น่าสนใจที่พบว่ามีการแสดงออกของคาลิคอน upregulated ในผู้ป่วยโรคจิตเภทซึ่งเป็นโรคเกี่ยวกับระบบประสาทที่มีการขาดสารสีเทา PFC^{134, 135, 136}

ใน PFC พลาสติกซินแนปท์จะถูกมอดูเลตอย่างสูงโดยตัวรับโดปามีนโดยเฉพาะตัวรับ D1^{14, 122, 137} ไม่น่าแปลกใจเลยที่การกระตุ้นตัวรับ D1 ได้รับการแสดงเพื่อกระตุ้น phosphorylation ของ AMPAR ซึ่งจะส่งเสริมการค้ามนุษย์ของตัวรับเหล่านี้ไปยังเยื่อหุ้มภายนอก^{138, 139} ตัวรับ D1 จึงอยู่ในตำแหน่งที่มีกลยุทธ์เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออก AMPAR synaptic และท้ายที่สุดในความแข็งแรงของ synaptic และ / หรือตัวเลข ในไพรเมตที่ไม่ใช่มนุษย์ผู้ใหญ่ยากระตุ้นความรู้สึกในระยะยาวของแอมเฟตามีนลดความหนาแน่นของกระดูกสันหลังในเซลล์พีระมิดใน PFC และมีผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงานของหน่วยความจำ¹⁴⁰ ยิ่งไปกว่านั้นผลกระทบเหล่านี้ดูเหมือนจะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงที่ตัวรับ D1 เพราะผลกระทบทั้งทางปัญญาและทางสัณฐานวิทยาในเซลล์ประสาทเสี้ยม PFC สามารถย้อนกลับได้ด้วยการรักษาระยะยาวกับตัวต้านทาน D1¹⁴¹ หากการแสดงออก AMPAR-mediated LTD อยู่ในสถานะของความไวต่อการปรับในวัยรุ่นแล้วรบกวน D1 รับการกระตุ้นด้วยตัวรับสัญญาณด้วยกลไกนี้สามารถขยายในช่วงวัยรุ่นที่เกิดในผลที่เกินจริงที่ไซแนปส์ โมดูเลเตอร์อื่น ๆ ที่รู้จักของพลาสติกซินแนปท์เช่น D2¹³⁹ muscarinic,¹⁴² และ cannabinoid¹⁴³ ตัวรับอาจเพิ่มความแรงในทำนองเดียวกันในช่วงวัยรุ่น

ความเปราะบางของวัยรุ่นต่อปัจจัยแวดล้อม

วัยรุ่นได้รับการอธิบายว่าเป็นช่วงเวลาของการเสริมสร้างโอกาสและความอ่อนแอที่เพิ่มขึ้น¹ เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าการเริ่มใช้สารเสพติดในระยะเริ่มแรกนั้นสัมพันธ์กับแนวโน้มที่มากขึ้นสำหรับปัญหาการใช้ยาในภายหลัง^{144, 145, 146, 147} ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการแสดงให้เห็นว่าช่วงเวลาของวัยรุ่นพลาสติกมีความสัมพันธ์กับเวลาที่มีความเปราะบางที่สุดที่จะติดยาเสพติด¹⁴⁸ มีบางคนตั้งสมมติฐานว่าการติดยาเสพติดเป็นการพิจารณาเส้นทางการเรียนรู้และความทรงจำในรูปแบบที่ไม่เหมาะสม^{149, 150} แต่คำถามที่ว่าทำไมการติดการเสพติดทำให้เกิดความเสียหายในวัยรุ่นมากกว่าในวัยผู้ใหญ่ วัยรุ่นยังสัมพันธ์กับการเจ็บป่วยทางจิตเช่นภาวะซึมเศร้าในวัยรุ่นโดยเฉพาะผู้หญิง¹⁵¹ และระยะ prodromal ของโรคจิตรวมทั้งโรคจิตเภทที่เริ่มมีอาการในช่วงต้นพื้นผิวในช่วงหน้าต่างวัยรุ่น¹⁵² แม้ความจริงที่ว่าวัยรุ่นจะมีขนาดใหญ่และแข็งแรงกว่าเด็กอายุน้อยกว่าอัตราการตายเพิ่มขึ้นมากกว่า 200% จากวัยเด็กส่วนใหญ่เนื่องจากอุบัติเหตุการฆ่าตัวตายสารเสพติดและความผิดปกติของการรับประทานอาหาร¹

หนึ่งในผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่มีการศึกษามากที่สุดในวัยรุ่นคือการดื่มแอลกอฮอล์ ในผู้ใหญ่ความเป็นพิษต่อสมองได้รับการบันทึกไว้ว่าเป็นผลมาจากการดื่มแอลกอฮอล์เรื้อรัง: สารสีเทาเยื่อหุ้มสมองผอมบางโดดเด่นที่สุดใน PFC¹⁵³ และเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นของเส้นประสาทและ glia ใน orbitofrontal¹⁵⁴ และคอร์เทอหน้าผาก¹⁵⁵ น่าตกใจที่ผลกระทบที่เป็นอันตรายจากการดื่มแอลกอฮอล์ดูเหมือนจะเพิ่มขึ้นในวัยรุ่น การศึกษาในเรื่องมนุษย์แสดงให้เห็นว่าการด้อยค่าของฟังก์ชั่นหน่วยความจำมีความเด่นชัดมากขึ้นแม้หลังจากได้รับแอลกอฮอล์ในเด็ก (อายุ 21 – 24) น้อยกว่าในผู้สูงอายุ (อายุ 25 – 29)¹⁵⁶ ในหนูวัยรุ่นการบริหารเอธานอลจะลดความทรงจำเชิงพื้นที่ในขณะที่หนูผู้ใหญ่ไม่ได้รับผลกระทบจากปริมาณที่เท่ากัน¹⁵⁷ นอกจากนี้การบริโภคเอทานอลในหนูที่เลียนแบบการดื่มการดื่มสุราทำให้เกิดพยาธิสภาพในสัตว์วัยรุ่นมากกว่าผู้ใหญ่¹⁵⁸

พื้นฐานของความอ่อนแอที่เพิ่มขึ้นต่อแอลกอฮอล์ในวัยรุ่นนั้นมีความซับซ้อนอย่างไม่ต้องสงสัยและเกี่ยวข้องกับการโต้ตอบกับระบบสารสื่อประสาทหลายตัว¹⁵⁹ ในเรื่องเกี่ยวกับระบบประสาทนั้นมีผลกระทบของแอลกอฮอล์ในระบบกลูตาเมต อย่างรุนแรงเอทานอลยับยั้งสารสื่อประสาท NMDAR ในขณะที่การสัมผัสในระยะยาวส่งผลให้เกิดการควบคุม homeostatic ของสัญญาณ NMDAR^{159, 160} นอกจากนี้ยังมีหลักฐานเพิ่มขึ้นเพื่อแสดงให้เห็นว่าเอทานอลมีผลต่อการส่งผ่านสารสื่อประสาทของกลูตาเมตในช่วงวัยรุ่นมากกว่าในภายหลัง การได้รับเอทานอลในปริมาณที่น้อยในหนูวัยรุ่นมีความสัมพันธ์กับการยับยั้งการใช้ EPSCs แบบ NMDAR ในภูมิภาค CA1 ของฮิบโปแคมป์ในขณะที่ปริมาณสูงจะต้องยับยั้ง EPSCs ในผู้ใหญ่¹⁶¹ เอทานอลยังบล็อก LTP ในเซลล์ประสาท CA1 ของฮิบโปในวัยรุ่น แต่ไม่ได้เป็นหนูผู้ใหญ่¹⁶² ดังนั้นการดื่มแอลกอฮอล์แบบเฉียบพลันในวัยรุ่นอาจส่งผลกระทบต่อกลไกการผลิตพลาสติกของเฮบเบียนและการบริโภคแอลกอฮอล์เรื้อรังมากขึ้นในวัยรุ่นอาจกระตุ้นให้เกิดการควบคุมสารสื่อประสาทจากกลูตาเมต homeostatic ที่อาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระยะยาว¹⁶⁰ ระเบียบ Homeostatic ของกิจกรรม synaptic คือการเพิ่มหรือลดขนาด synaptic ทั่วประชากรทั้งหมดของประสาทก็คิดว่าจะไกล่เกลี่ยโดยการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงของการรับ AMPAR บนเมมเบรนโพสต์ synaptic¹⁶³ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าไซต์ที่มีศักยภาพของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลาสติกพัฒนาการและพลาสติกปั้นเนื่องจากทั้งสองเกี่ยวข้องกับการค้าขาย AMPARs ยิ่งไปกว่านั้นเว็บไซต์ของ homeostatic ปั้นมีความสัมพันธ์กับแผ่นลามินาที่แสดงพลาสติกในช่วงเวลาที่สำคัญใน cortices ภาพและ somatosensory แนะนำกลไกที่เป็นไปได้สำหรับช่องโหว่ที่เพิ่มความสูงของวงจรที่เลือกในระหว่างขั้นตอนการพัฒนาที่แตกต่างกัน¹⁶³ หากความรุนแรงของพลาสติกในวัยรุ่นเกิดขึ้นในวงจรประสาทที่เป็นสื่อกลางในการประมวลผลของผู้บริหารการหยุดชะงักของพลาสติกในเวลานี้อาจส่งผลให้เกิดการขาดดุลในการควบคุมอารมณ์การคิดเชิงตรรกะและการยับยั้งความหุนหันพลันแล่น ในทางกลับกันการขาดการควบคุมผู้บริหารนี้อาจทำให้รุนแรงแนวโน้มเสพติดและส่งผลให้โรคพิษสุราเรื้อรังรุนแรงมากขึ้น

สมองของวัยรุ่นก็ตอบสนองต่อความเครียดได้ดีกว่าสมองผู้ใหญ่¹⁶⁴ และอาจส่งผลให้เกิดความเสี่ยงต่อภาวะซึมเศร้า¹⁵¹ คล้ายกับลักษณะที่แอลกอฮอล์มีผลเฉพาะอายุที่อาจขึ้นอยู่กับว่าส่วนไหนของสมองส่วนใหญ่เป็นพลาสติกการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าผลของการทารุณกรรมทางเพศน่าจะเป็นความเครียดที่เกี่ยวข้องกับการทารุณกรรม ในวัยเด็กและวัยรุ่น¹⁶⁵ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการขาดดุลปริมาณสสารสีเทาด้านหน้านั้นเด่นชัดที่สุดในกลุ่มผู้ใหญ่ที่มีประสบการณ์การล่วงละเมิดทางเพศในวัย 14 – 16¹⁶⁵

ทางเดินของระบบประสาทที่เป็นสื่อกลางและปรับเปลี่ยนผลกระทบที่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของความรู้ความเข้าใจใน PFC เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณ monoamine¹⁶⁴ เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญของโดปามีนในการเป็นสื่อกลางความเครียดการพัฒนาโดปามีนปกคลุมด้วยเส้นประสาทของสาร PFC ในระหว่างการสุกแก่ช้าอาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความไวต่อความเครียดที่เพิ่มขึ้นในวัยนี้ ในไพรเมตที่ไม่ใช่มนุษย์โดปามีนปกคลุมด้วยชั้นของสาร PFC ชั้นกลางใกล้จุดเริ่มต้นของวัยแรกรุ่นแล้วลดลงอย่างรวดเร็วสู่ระดับผู้ใหญ่ในขณะที่การปกคลุมด้วยชั้นของชั้นอื่น ๆ มีความเสถียรตลอดช่วงหลังคลอด¹⁶⁶ ระดับตัวรับ D1 ยังสูงสุดและลดลงถึงระดับผู้ใหญ่ในช่วงต้นของวัยแรกรุ่น¹⁶⁷ การค้นพบเหล่านี้ซึ่งบ่งชี้ว่ารูปแบบตัวรับ D1 สำหรับผู้ใหญ่มาถึงก่อนหน้านี้ไม่ปรากฏว่ามีบทบาทสนับสนุนโดปามีนในการเพิ่มประสิทธิภาพวัยรุ่นของพลาสติก อย่างไรก็ตามในเยื่อหุ้มสมอง prefrontal เยื่อหุ้มเซลล์ได้รับการสังเกตความจำเพาะของเซลล์ในการกระจายตัวรับ D1 กับเซลล์ประสาทเสี้ยมแบบพีระมิด แต่ไม่ใช่ interneurons แสดงระดับของผู้รับ D1 ในวัยรุ่นสูงกว่าวัยผู้ใหญ่¹⁶⁸ ข้อมูลหนูเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของตัวรับ D1 อาจเน้นการส่งสัญญาณโดปามีนในวัยรุ่นและทำให้บัญชีพลาสติกมากขึ้นในช่วงเวลาที่สำคัญนี้ อย่างไรก็ตามคำอธิบายทางเลือกที่น่าเชื่อถือก็คือสถานะวัยรุ่นแบบเปิดรับ จำกัด มีความไวต่อตัวปรับเปลี่ยนเช่นโดปามีนและความแตกต่างที่สำคัญอาจพบได้ในกลไกของการเป็นพลาสติกซินแนปติกแบบซินแนปปีในสมองของวัยรุ่น

ข้อพิจารณาทางคลินิก

การระบุพื้นฐานระดับโมเลกุลสำหรับการตัดแต่ง synaptic ในวัยรุ่นอาจมีผลกระทบทางคลินิกที่หลากหลาย หาก NMDA-mediated LTD ได้รับการพิสูจน์ว่ารองรับการลดการเชื่อมต่อดังนั้นเส้นทางภายในเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ LTD รวมถึงที่ไกล่เกลี่ย AMPAR internalization อาจถูกกำหนดเป้าหมายเพื่อลดการตัดแต่ง synaptic ที่มากเกินไปในโรคเช่นโรคจิตเภทและ ADHD เนื่องจากตัวรับ D1 เป็นตัวดัดแปลงหลักของพลาสติกซินแนปติกใน PFC และยังสามารถกำหนดกระแสไฟฟ้าของพลาสติกได้เช่นระดับโดปามีนที่สูงสามารถทำให้ไซโคพรี prefrontal อยู่เหนือ LTP ได้¹³⁷ การรักษาด้วย dopaminergic คู่อริหรือยาเสพติดที่เป้าหมายโดปามีนสัญญาณ intracellular อาจมีประโยชน์ในการลดกลไก LTD overactive ตามบรรทัดเดียวกันนี้ยาที่ส่งผลกระทบต่อตัวรับ D1 หรือเส้นทางการส่งสัญญาณสามารถแก้ไขผลกระทบของความเครียดในสมองวัยรุ่นของบุคคลที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดภาวะซึมเศร้า ในทำนองเดียวกันการมีส่วนร่วมของผู้รับกลูตาเมตรวมถึง mGluRs¹²⁶ ในการติดยาเสพติดและแอลกอฮอล์เพิ่มความเป็นไปได้ที่การกำหนดเป้าหมายทางเภสัชวิทยาของการส่งสัญญาณกลูตาเมตอาจมีศักยภาพในการลดผลกระทบระยะยาวของการใช้สารเสพติดในวัยรุ่น ในลักษณะเดียวกับที่การค้นพบกลไก mGluR5 ที่ผิดปกติในกลุ่มอาการ Fragile X ทำให้เกิดวิธีการรักษาแบบใหม่ในการรักษาโรคนี้^{169, 170, 171} ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพื้นผิวโมเลกุลของการเจริญเติบโตของวัยรุ่นของเยื่อหุ้มสมอง prefrontal อาจนำไปสู่การพัฒนายาใหม่ที่คล้ายกันสำหรับความผิดปกติและความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมที่เชื่อมโยงกับการพัฒนาวัยรุ่นที่ผิดปกติ

สรุป

ยุควัยรุ่นเป็นช่วงเวลาที่การปรับแต่งการเชื่อมต่อสร้างสมดุล excitatory / ยับยั้งที่เหมาะสมใน PFC และมันเป็นช่วงเวลาที่สำคัญสำหรับการทำงานของผู้บริหารระดับปกติ วัยรุ่นได้รับการกล่าวอ้างว่าเป็นช่วงเวลาที่การตัดแต่ง synaptic ที่ขับเคลื่อนด้วย LTD ได้เกิดขึ้นในอัตราที่สูงในภูมิภาคที่ควบคุมการทำงานของการรับรู้สูงเช่น PFC นอกจากนี้การเปลี่ยนไปสู่วัยผู้ใหญ่มีการตั้งสมมติฐานว่ามีการเปลี่ยนแปลงใน synapse ที่ทำให้เซลล์ประสาทที่เป็นผู้ใหญ่มีความอ่อนไหวน้อยต่อการขยายตัวของ AMPAR ซึ่งมีโอกาสน้อยกว่าที่จะได้รับ LTD และทำให้มีโอกาสน้อยลง

กิตติกรรมประกาศ

หมายเหตุ / รายละเอียดเพิ่มเติม

ผู้เขียนประกาศว่าไม่มีความขัดแย้งทางผลประโยชน์

อ้างอิง