การประมวลผลของรางวัลประสาทในหนูวัยรุ่น (2014)

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

Simon NW1, Moghaddam B2.

นามธรรม

สิ่งที่ไม่ดีในกระบวนการให้รางวัลแก่วัยรุ่นนั้นเป็นความคิดที่นำไปสู่การตัดสินใจที่ไม่ดี มีคนรู้จักน้อยมาก อย่างไรก็ตามเกี่ยวกับวิธีการประมวลผลของสมองของวัยรุ่น ทฤษฎีกลไกปัจจุบันของการประมวลผลรางวัลมาจากแบบจำลองสำหรับผู้ใหญ่ ที่นี่เราจะทบทวนงานวิจัยเมื่อไม่นานมานี้ซึ่งเน้นที่ความเข้าใจว่าสมองของวัยรุ่นตอบสนองต่อรางวัลและเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับรางวัลอย่างไร สิ่งสำคัญของงานนี้คือความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุเห็นได้ชัดในการประมวลผลของเส้นประสาทของเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัลในพื้นที่สมองหลายแห่งแม้เมื่อหนูวัยรุ่นแสดงพฤติกรรมที่คล้ายกับผู้ใหญ่ สิ่งเหล่านี้รวมถึงความแตกต่างในการให้รางวัลระหว่างหนูวัยรุ่นกับหนูโตในคอร์เทกซ์แบบวงโคจรและวงหลัง น่าแปลกที่ความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุน้อยที่สุดนั้นพบได้ใน ventral striatum ซึ่งเป็นจุดโฟกัสของการศึกษาพัฒนาการ เราจะหารือเกี่ยวกับผลกระทบของความแตกต่างเหล่านี้สำหรับลักษณะพฤติกรรมที่ได้รับผลกระทบในวัยรุ่นเช่นแรงกระตุ้น, การเสี่ยงและความยืดหยุ่นของพฤติกรรม โดยรวมแล้วงานนี้แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของระบบประสาทที่ได้รับรางวัลนั้นแตกต่างกันไปตามหน้าที่ของอายุและภูมิภาคเช่น dorsal striatum ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลทางอารมณ์ในผู้ใหญ่อาจมีความสำคัญสำหรับการประมวลผลทางอารมณ์และความอ่อนแอทางจิตเวชในวัยรุ่น

ที่มา:

วัยรุ่น; dopamine; electrophysiology; หนู; รางวัล; striatum

ไฮไลท์

  • กระบวนการสมองของวัยรุ่นให้ผลตอบแทนแตกต่างจากในผู้ใหญ่

  • ความแตกต่างเหล่านี้เกิดขึ้นแม้ว่าพฤติกรรมจะคล้ายคลึงกันระหว่างกลุ่มอายุ

  • DS เป็นสถานที่ของความแตกต่างการพัฒนาอย่างมีนัยสำคัญในกิจกรรมของรางวัล

  • น่าแปลกที่ความแตกต่างไม่ได้เด่นชัดใน VS

  • ความแตกต่างเหล่านี้อาจมีผลกระทบต่อความอ่อนแอทางจิตเวชของวัยรุ่น



1. บทนำ

การวิจัยในปัจจุบันเกี่ยวกับความผิดปกติทางจิตเวชได้ให้ความสำคัญกับการตรวจหาและการรักษา อาการหลายโรคของโรคจิตเภท, ความผิดปกติทางอารมณ์และการติดยาเสพติดที่ประจักษ์ครั้งแรกในช่วงวัยรุ่น (Adriani และ Laviola, 2004, Casey et al., 2008, Schramm-Sapyta et al., 2009 และ  มิทเชลและโปเตนซา 2014) ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องอธิบายปัจจัยเสี่ยงทางชีวภาพและสิ่งแวดล้อมที่ทำให้วัยรุ่นมีความเสี่ยงสูงต่อความผิดปกติเหล่านี้ ความรู้ทางกลไกดังกล่าวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาวิธีการแทรกแซงเพื่อป้องกันหรือลดทอนการเกิดขึ้นของโรค

งานวิจัยพรีคลินิกก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการพัฒนาสมองและโรคมีการประเมินการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาหรือการเปลี่ยนแปลงในระดับตัวรับเป็นหลัก การศึกษาเหล่านี้ได้ให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับชีววิทยาและพฤติกรรมของวัยรุ่น อย่างไรก็ตามมีความรู้น้อยมากเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงแบบเรียลไทม์ของกิจกรรมของเซลล์ประสาทในระหว่างพฤติกรรม ข้อมูลนี้มีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของทฤษฎีเมื่อเร็ว ๆ นี้ซึ่งระบุว่ากิจกรรมเครือข่ายเซลล์ประสาทผิดปกติเป็นผู้สนับสนุนที่สำคัญต่อสาเหตุของโรค (อูลฮาสและนักร้อง 2012 และ  Moghaddam and Wood, 2014) เพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่ากิจกรรมเครือข่ายเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมนั้นเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในบุคคลที่มีช่องโหว่เราต้องเข้าใจก่อนว่าเซลล์ประสาทและวงประสาทของแต่ละบุคคลนั้นเข้ารหัสเหตุการณ์สำคัญในวัยรุ่นและผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี

การเปลี่ยนแปลงที่ส่งผลกระทบแรงจูงใจและการสร้างแรงจูงใจในช่วงวัยรุ่นเป็นพฤติกรรมที่สังเกตได้ครั้งแรกของการทำนายของโรคจิตเภทและโรคทางจิตเวชอื่น ๆ ในบุคคลที่มีความเสี่ยงสูง (เอินส์ทและอัล, 2006, Gladwin และคณะ, 2011 และ  Juckel et al., 2012) เพื่อทำความเข้าใจกับการพัฒนาของอาการในช่วงระยะเวลาการพัฒนาที่มีความเสี่ยงนี้มันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะวัดปริมาณกลไกประสาทขั้นพื้นฐานพื้นฐานการประมวลผลรางวัลวัยรุ่น ข้อมูลล่าสุดที่สะสมในห้องปฏิบัติการของเราโดยใช้หนูวัยรุ่นแนะนำความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุอย่างมากในกิจกรรมของเซลล์ประสาทที่ได้รับรางวัล ความแตกต่างเหล่านี้แสดงออกแม้ว่าพฤติกรรมที่วัดได้ (1) จะเทียบเท่ากันระหว่างวัยรุ่นกับผู้ใหญ่และระดับพื้นฐานของกิจกรรมของเซลล์ประสาท (2) เทียบเท่ากันระหว่างกลุ่มอายุ ดังนั้นกิจกรรมของเซลล์ประสาทที่ได้รับรางวัลอาจจะมีประสิทธิภาพมากกว่ามาตรการเชิงพฤติกรรมของแรงจูงใจหรือกิจกรรมพื้นฐานซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ถึงความอ่อนแอต่อโรคในระยะแรก ในการทบทวนนี้เราสรุปข้อมูลการประมวลผลรางวัลวัยรุ่นที่ได้รับจากแบบจำลองหนูทั่วภูมิภาคสมองหลายแห่งและหารือเกี่ยวกับผลกระทบของความแตกต่างเหล่านี้สำหรับพฤติกรรมวัยรุ่นและความอ่อนแอของโรค

2 การประมวลผลรางวัลสำหรับวัยรุ่นแตกต่างจากผู้ใหญ่ในหลายภูมิภาค

เทคนิคที่เน้นในการตรวจสอบนี้คือการบันทึก extracellular หน่วยเดียวที่กิจกรรมของเซลล์ประสาทหลายเซลล์สามารถวัดได้ในเวลาจริงในสัตว์พฤติกรรม (Sturman และ Moghaddam, 2011b) สำหรับวิธีนี้อาร์เรย์อิเล็กโทรดหลายลวดจะถูกฝังในบริเวณสมองที่เฉพาะเจาะจงและสัญญาณไฟฟ้าจะถูกขยายและกรองผ่านสูงเพื่อแยกกิจกรรมของเซลล์ประสาทความถี่สูงเช่นศักย์การกระทำหรือการสั่นของสนามไฟฟ้าในท้องถิ่น (Buzsaki, 2004, Sturman และ Moghaddam, 2011b และ  ไม้และคณะ 2012) การวัดกิจกรรมทางประสาทในหนูวัยรุ่นที่มีพฤติกรรมตื่นตัวเป็นความพยายามที่ท้าทายเนื่องจากหน้าต่างวัยรุ่นครอบคลุมเฉพาะช่วงระหว่างวันหลังคลอดเท่านั้น 28 – 55 (หอก 2000) หลังจากการบัญชีสำหรับเวลาที่ต้องการสำหรับการผ่าตัดฝังอิเล็กโทรด, การกู้คืนและทำให้เกิดความเคยชิน, หน้าต่างเวลาที่เหลือสั้น ๆ ห้ามการใช้กระบวนทัศน์พฤติกรรมที่ซับซ้อนกับ electrophysiology ดังนั้นงานด้านพฤติกรรมที่ไม่ต้องใช้เวลาฝึกอบรมนานจึงต้องใช้เพื่อวัดการประมวลผลรางวัลในหนูวัยรุ่น ห้องปฏิบัติการของเราใช้เครื่องมือที่ได้รับรางวัลซึ่งหนูเรียนรู้ที่จะเจาะจมูกเข้าไปในพอร์ตที่มีแสงสว่างเพื่อรับน้ำตาลเม็ดเดียวในขณะที่กิจกรรมประสาทจะถูกบันทึกจากอาร์เรย์อิเล็กโทรดที่ฝังลงในบริเวณสมองที่เฉพาะเจาะจงมะเดื่อ. 1) ที่สำคัญงานนั้นง่ายพอที่การเรียนรู้และประสิทธิภาพขององค์ประกอบหลักของงานนั้นสามารถเปรียบเทียบได้ระหว่างผู้ใหญ่และวัยรุ่น (Sturman และคณะ, 2010) ดังนั้นความแตกต่างใด ๆ ในกิจกรรมของเซลล์ประสาทจึงเป็นตัวบ่งชี้ถึงความแตกต่างในการประมวลผลรางวัลมากกว่าผลิตภัณฑ์ของความไม่สมดุลของพฤติกรรมระหว่างกลุ่ม แต่ละเหตุการณ์พฤติกรรมเหล่านี้สามารถทำข้อมูลให้ตรงกันกับการวัดของกิจกรรมประสาทที่มีความละเอียดชั่วคราวชั่วขณะที่สองที่ช่วยให้การประเมินกิจกรรมของระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับตัวชี้นำที่เกี่ยวข้องกับรางวัลการกระทำที่มุ่งเป้าหมายและรางวัลความคาดหวังและการส่งมอบ ด้วยการใช้งานที่หลากหลายเราบันทึกจาก orbitofrontal cortex, dorsal และ ventral striatum และ ventral tegmental ในผู้ใหญ่และหนูวัยรุ่น จากนั้นเราจะหารือกันว่าความแตกต่างเหล่านี้ในการประมวลผลรางวัลอาจเกี่ยวข้องกับลักษณะทางปัญญาที่เกี่ยวข้องกับการรับรางวัลที่สังเกตได้ในช่วงวัยรุ่นอย่างไรรวมถึงแรงกระตุ้นความเสี่ยงและความยืดหยุ่นของพฤติกรรม

  • ภาพขนาดเต็ม (57 K)
  • มะเดื่อ. 1 

     

    (A) electrophysiology หน่วยเดียวได้ดำเนินการกับวัยรุ่นตื่นตัวและหนูผู้ใหญ่ในช่วงพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัล หนูถูกปลูกฝังด้วยอาร์เรย์ไมโครเวฟและวางไว้ในห้องผ่าตัดพร้อมกับพอร์ตจมูกโผล่รางอาหารที่ส่งเม็ดน้ำตาลรางวัลและแสงคิวที่ใช้ในการส่งสัญญาณรางวัลพร้อมใช้งาน ควรสังเกตว่าตัวตนของคิวนั้นเป็นแสงเสียงหรือคิวผสมซึ่งประกอบด้วยทั้งสองอย่าง (B) งานเครื่องมือที่ใช้เริ่มต้นด้วยการส่องสว่างของแสงคิวในระหว่างที่การทำงานของจมูกสะกิด (การกระทำ) ทำให้เกิดการส่งมอบของรางวัลเม็ด หลังจากที่หนูได้รับรางวัลจะมีการเริ่มช่วงเวลาระหว่างการทดลองตัวแปรแล้วจึงเริ่มการทดลองครั้งต่อไป (C) พล็อตความร้อนนี้แสดงข้อมูลตัวอย่างที่แสดงการตอบสนองทั่วไปของเซลล์ประสาทแต่ละตัวต่อเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับรางวัล ชุดย่อยของเซลล์ประสาทแสดงอัตราการยิงที่เพิ่มขึ้นโดยรอบเหตุการณ์ (ด้านล่าง) ส่วนอื่น ๆ แสดงให้เห็นถึงอัตราการยิงที่ถูกระงับระหว่างกิจกรรม (บน) และอื่น ๆ ไม่ตอบสนอง (กลาง)

2.1 เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า

Prefrontal cortex (PFC) ผ่านการพัฒนามากมายตลอดวัยรุ่นและการพัฒนานี้มีส่วนเกี่ยวข้องในแนวโน้มพฤติกรรมวัยรุ่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการควบคุมและยับยั้งพฤติกรรมจูงใจ (Brenhouse และคณะ, 2010, Geier และคณะ 2010, Sturman และ Moghaddam, 2011a และ  เอิร์นส์ 2014) PFC ถูกแบ่งออกเป็นอนุภูมิภาคที่แตกต่างกันหลายหน้าที่มีผลกระทบที่แตกต่างกันสำหรับพฤติกรรมวัยรุ่นและความอ่อนแอของโรค Orbitofrontal cortex (OFC) เป็นบริเวณ prefrontal-cortical ด้านข้างซึ่งรับข้อมูลจากบริเวณที่รับความรู้สึกและมีการเชื่อมต่ออย่างกว้างขวางกับบริเวณ limbic (ราคา 2007 และ  Rolls and Grabenhorst, 2008) ดังนั้น OFC จึงเหมาะอย่างยิ่งที่จะรวมลักษณะทางกายภาพของผลลัพธ์ที่คุ้มค่าและผลลัพธ์ที่น่าประทับใจกับข้อมูลทางอารมณ์และจากนั้นใช้ข้อมูลอารมณ์นี้เพื่อนำทางพฤติกรรม กิจกรรมของเส้นประสาทใน OFC นั้นเกี่ยวข้องกับการแสดงผลลัพธ์ที่ให้รางวัล (Van Duuren และคณะ, 2007, Balleine และคณะ, 2011 และ  Schoenbaum และคณะ, 2011) และมีส่วนเกี่ยวข้องในหลายแง่มุมของพฤติกรรมหุนหันพลันแล่น (เบอร์ลินและอัล, 2004, Winstanley และคณะ, 2010 และ  Zeeb et al., 2010) ซึ่งเพิ่มขึ้นในมนุษย์และหนูในช่วงวัยรุ่น (Green et al., 1994, Adriani และ Laviola, 2003, เบอร์ตันและธนู, 2012, Doremus-Fitzwater และคณะ, 2012 และ  มิทเชลและโปเตนซา 2014) เนื่องจาก OFC (พร้อมกับภูมิภาค prefrontal อื่น ๆ ) ได้รับการแสดงที่ได้รับการพัฒนาในวัยรุ่นมนุษย์ (Sowell และคณะ, 1999 และ  Galvan et al., 2006) OFC เป็นเป้าหมายเชิงตรรกะสำหรับการตรวจสอบความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุในการประมวลผลรางวัล

การบันทึกเซลล์นอกห้องเดี่ยวใช้เพื่อวัดกิจกรรมที่ปรากฏในงานของเซลล์ประสาทส่วนบุคคล ในผู้ใหญ่ OFC กิจกรรมเซลล์ประสาทของประชากรลดลงในระหว่างการดึงรางวัล (มะเดื่อ. 1B) ในทางตรงกันข้ามกิจกรรมประชากรของวัยรุ่น OFC เพิ่มขึ้นในระหว่างการดึง (Sturman และ Moghaddam, 2011b) ความแตกต่างอย่างลึกซึ้งในกิจกรรมนี้เกิดขึ้นแม้จะมีอัตราการยิงพื้นฐานที่คล้ายกันระหว่างกลุ่มและการยับยั้งของเส้นประสาทเปรียบได้ในช่วงระยะการทำงานของการกระทำด้วยเครื่องมือที่นำไปสู่การให้รางวัลการส่งมอบ ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการประมวลผลตอบแทนใน OFC สามารถเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพของความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุแม้ว่ากิจกรรมของเส้นประสาทพื้นฐานและพฤติกรรมจะเทียบเท่ากันระหว่างกลุ่ม

แม้ว่าอัตราการยิงพื้นฐานจะคล้ายคลึงกันระหว่างกลุ่มอายุ แต่การวิเคราะห์ทางเลือกของรูปแบบการยิงเผยให้เห็นความแตกต่างเพิ่มเติม วัยรุ่น OFC แสดงความแปรปรวนเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ในอัตราการยิงข้ามการทดลองหลายครั้งซึ่งประเมินโดย fano factor ซึ่งเป็นตัวชี้วัดความแปรปรวนปกติและสามารถคำนวณได้โดยความแปรปรวนแบบรอสส์โดยค่าเฉลี่ยข้ามการทดลองChurchland และคณะ, 2010) ความแปรปรวนนี้อาจบ่งบอกถึงการเข้ารหัสประสาทที่ไม่มีประสิทธิภาพของเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัลเนื่องจากความแปรปรวนขัดขวางทำลายการสื่อสารระหว่างภูมิภาคที่มีประสิทธิภาพผ่านการเชื่อมโยงระหว่างเขตขัดขวางทอด 2005 และ  Churchland และคณะ, 2010) ที่สำคัญการค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่ามาตรการที่นอกเหนือจากอัตราการเผาง่ายอาจจำเป็นต่อการตรวจสอบความแตกต่างของการทำงานในการประมวลผลทางประสาทระหว่างกลุ่มอายุและอาจเป็นไปได้ระหว่างการควบคุมสุขภาพและผู้ป่วยที่ป่วยหรือเป็นโรค

OFC มีบทบาทที่เหมาะสมในการเลือกหุนหันพลันแล่นWinstanley, 2007) วัยรุ่นและหนูวัยรุ่นมีความพึงพอใจเพิ่มขึ้นทันทีเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่และหนูและสิ่งนี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการใช้ยาเสพติดในวัยรุ่นและพฤติกรรมที่ไม่เหมาะสม (Adriani และ Laviola, 2003, Doremus-Fitzwater และคณะ, 2012, มิทเชลและโปเตนซา 2014 และ  Stanis and Andersen, 2014) การตัดสินใจแบบหุนหันพลันแล่นเกี่ยวข้องกับความผิดปกติทางจิตหลายอย่าง (Bechara และคณะ, 2001, Ahn et al., 2011 และ  โนแลนและคณะ 2011) และเป็นทั้งตัวทำนายการใช้สารเสพติดและเป็นผลมาจากการได้รับสารเสพติดในระยะยาว (Simon et al., 2007, Perry et al., 2008, Anker และคณะ, 2009, de Wit, 2009 และ  Mendez et al., 2010) ดังนั้นเงื่อนไขการส่งต่อฟีดอาจพัฒนาที่บุคคลที่มีช่องโหว่ทางจิตเวชที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมแรงผลักดันผิดปกติมีแนวโน้มที่จะใช้ยาเสพติดอย่างรุนแรงซึ่งจากนั้นก็ยิ่งทำให้ลักษณะแรงกระตุ้นGaravan และ Stout, 2005 และ  Setlow และคณะ, 2009) ข้อมูลของเราแนะนำว่าความแตกต่างของอายุในการกระตุ้นอาจเป็นส่วนหนึ่งเนื่องจากความแตกต่างของการประมวลผลของเซลล์ประสาทใน OFC เนื่องจาก OFC เข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับความล่าช้าที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัล (Roesch และ Olson, 2005 และ  Roesch et al., 2006) การประมวลผลทางประสาทที่แปรปรวนอย่างมากตลอดการปฏิบัติงาน (ตามการประเมินโดยปัจจัย fano) และการตอบสนองที่ได้รับรางวัลซึ่งกระทำมากกว่าปกซึ่งสังเกตได้ในวัยรุ่น OFC อาจดังนั้นเกี่ยวข้องกับการเป็นตัวแทนที่ไม่แน่นอนของเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับรางวัล การสังเกตของเราอาจเกี่ยวข้องกับความสามารถในการลดความล่าช้าระหว่างการกระทำและผลลัพธ์ซึ่งเป็นฟังก์ชั่นที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ประสาท OFC (Roesch et al., 2006) สิ่งนี้จะช่วยอำนวยความสะดวกในการเลือกอย่างทันทีทันใดมากกว่าความพึงพอใจที่ล่าช้า

ความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุนั้นยังพบได้ในบริเวณที่มีอาการผิดปกติและไม่สมบูรณ์ของ PFC ที่อยู่ตรงกลางซึ่งเกี่ยวข้องกับการวางแผนพฤติกรรมและข้อเสนอแนะความสนใจและการยับยั้งการตอบสนอง (Goldman-Rakic, 1995, Fuster, 2001, Killcross และ Coutureau, 2003, Magno et al., 2006, Peters และคณะ, 2008, Burgos-Robles และคณะ, 2013 และ  Pezze et al., 2014) ในขณะที่กิจกรรมของเซลล์ประสาทยังไม่ได้รับการบันทึกในภูมิภาคเหล่านี้ในสัตว์วัยรุ่นพฤติกรรมการพัฒนาความสัมพันธ์ของการประมวลผลรางวัลได้รับการเปิดเผยโดยการนับปริมาณยีนต้นในทันที หลังจากการบริหารเฮโรอีนด้วยตนเองวัยรุ่นพบว่าเซลล์ประสาทบวก Fos ลดลงเพิ่มขึ้นในคอร์ติคอลก่อนวัยและ infralimbic cortices เมื่อเทียบกับผู้ใหญ่บ่งชี้ว่าการเปิดใช้งานลดลงของ PFC วัยรุ่นโดยการแสวงหารางวัลยาเสพติด (Doherty et al., 2013) รายงานของกิจกรรมที่ปรากฏขึ้นของนิโคตินนั้นขัดแย้งกันแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นของส่วนโค้งหรือการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันใน cfos ในวัยรุ่นเมื่อเทียบกับ PFC ที่อยู่ตรงกลางสำหรับผู้ใหญ่ (เลสลี่และคณะ 2004 และ  Schochet และคณะ, 2005) ในที่สุดการสัมผัสโคเคนทำให้เกิดการแสดงออก c-fos ในวัยรุ่น PFC (เฉาและคณะ, 2007) ในขณะที่การศึกษาเหล่านี้ให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์การวัดโดยตรงของการประมวลผลประสาทของยาและผลตอบแทนตามธรรมชาติใน PFC ตรงกลางของวัยรุ่นจะให้ข้อมูลเฉพาะชั่วคราวเกี่ยวกับฟังก์ชั่น PFC ตรงกลางวัยรุ่น

การแสดงออกของ Dopamine receptor ในช่วงคอร์เทกซ์ช่วงวัยเด็ก (ช่วงวัยรุ่น)Andersen et al., 2000) โดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวรับ dopamine ของ D1 นั้นเชื่อมโยงกับพฤติกรรมกระตุ้นของวัยรุ่น หนูวัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงช่องโหว่ที่เพิ่มขึ้นของตัวชี้นำที่เกี่ยวข้องกับยาเมื่อเปรียบเทียบกับหนูผู้ใหญ่ (เลสลี่และคณะ 2004, เบรนเฮาส์และแอนเดอร์เซ็น 2008, Brenhouse และคณะ, 2008 และ  Kota และคณะ, 2011); การปิดกั้นตัวรับ D1 ในเยื่อหุ้มสมองวัยรุ่นก่อนวัยอันควรลดความไวต่อตัวชี้นำเหล่านี้ (Brenhouse และคณะ, 2008) นอกจากนี้การรับสาร D1 ที่มากเกินไปในเยื่อหุ้มสมองเด็กวัยก่อนวัยผู้ใหญ่ได้สรุปแนวโน้มพฤติกรรมของวัยรุ่นรวมถึงแรงกระตุ้นและความไวที่เพิ่มขึ้นในการใช้ยาที่เกี่ยวข้องSonntag et al., 2014) การจัดการตัวรับ D1 ยังปรับความไวของพฤติกรรมต่อแอมเฟตามีนในระดับที่สูงกว่าในวัยรุ่นมากกว่าผู้ใหญ่ (แมทธิวส์และแมคคอร์มิค 2012).

2.2 striatum

การพัฒนาระบบประสาทในช่วงวัยรุ่นยังคงดำเนินต่อไปใน striatum (Sowell และคณะ, 1999, เอินส์ทและอัล, 2006, Casey et al., 2008, Geier และคณะ 2010 และ  Somerville et al., 2011) Striatum มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเรียนรู้การให้รางวัลการเคลื่อนไหวและการเคลื่อนไหวและมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากกับความผิดปกติทางจิตเวชรวมถึงโรคจิตเภทและการติดยาเสพติด (Kalivas และ Volkow, 2005, Everitt และคณะ 2008 และ  Horga และ Abi-Dargham, 2014) ทั้ง ventral และ dorsal striatum ได้รับโดปามีนหนาแน่นสูงจากสมองส่วนกลางและการส่งโดปามีนนั้นแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างระหว่างวัยผู้ใหญ่กับวัยรุ่น (Adriani และ Laviola, 2004, Volz และคณะ, 2009 และ  McCutcheon และคณะ, 2012) ในขณะที่มีความมั่งคั่งของข้อมูลจากแบบจำลองสัตว์ที่อธิบายความแตกต่างของระบบประสาทและเภสัชวิทยาในความแตกต่างระหว่างวัยรุ่นและหนูผู้ใหญ่ (Andersen et al., 1997, Bolanos และคณะ, 1998 และ  Tarazi et al., 1998) มีข้อมูลน้อยมากที่อธิบายถึงความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุในกิจกรรมของระบบประสาท การศึกษาเกี่ยวกับการถ่ายภาพทางประสาทส่วนใหญ่ที่ดำเนินการในเรื่องวัยรุ่นของมนุษย์ได้มุ่งเน้นไปที่ ventral striatum (VS) โดยเฉพาะนิวเคลียส accumbens (NAc) ซึ่งเกี่ยวข้องกับแรงจูงใจการเรียนรู้และการประมวลผลคิวRobbins และ Everitt, 1996, ตวัด, 2004, เอินส์ทและอัล, 2006, Galvan et al., 2006, Geier และคณะ 2010 และ  Hart et al., 2014) อย่างไรก็ตาม dorsal striatum (DS) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเรียนรู้การเลือกปฏิบัติและการสร้างนิสัย (Packard and White, 1990, Balleine และคณะ, 2007 และ  กิมจิและคณะ 2009) ได้รับการมองข้ามส่วนใหญ่เป็นสถานที่ของความแตกต่างของการพัฒนา ในการหาปริมาณและเปรียบเทียบความสัมพันธ์ของระบบประสาทในการประมวลผลรางวัลในทั้งสองภูมิภาคสตริลแล็บของเราได้บันทึกกิจกรรมนอกเซลล์หน่วยเดียวทั้งใน DS และ NAc ของหนูผู้ใหญ่และหนูวัยรุ่นระหว่างพฤติกรรมที่มุ่งเป้าหมาย

ค่อนข้างน่าประหลาดใจกิจกรรมที่ปรากฏใน NAc ไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างหนูผู้ใหญ่กับหนูวัยรุ่น (Sturman และ Moghaddam, 2012) อย่างไรก็ตามความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุที่แข็งแกร่งนั้นถูกพบใน DS เซลล์ประสาทวัยรุ่นถูกเปิดใช้งานก่อนการกระทำที่แสวงหารางวัลในขณะที่เซลล์ประสาทผู้ใหญ่ไม่ตอบสนองจนกว่าจะเสร็จสิ้นการดำเนินการ (มะเดื่อ. 1B) เซลล์ประสาทวัยรุ่นใน DS ถูกเปิดใช้งานก่อนที่จะได้รับรางวัลในขณะที่เซลล์ประสาทสำหรับผู้ใหญ่ถูกยับยั้งโดยรางวัล (มะเดื่อ. 1B) สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าสมองของวัยรุ่นรับสมัครวงจร DS ทั้งก่อนหน้านี้และในระดับที่สูงกว่าผู้ใหญ่ในระหว่างการรับรางวัล

ในขณะที่เซลล์ประสาท DS วัยรุ่นมีการตอบสนองต่อผลตอบแทนสูงเกินไปการปลดปล่อยโดปามีนที่เกิดจากแอมเฟตามีนจะลดลงเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ในภูมิภาคนี้ ระดับที่ต่ำกว่าของแอมเฟตามีนปรากฏในโดปามีนไหลใน DS แต่อีกครั้งไม่ NAc ของหนูวัยรุ่นเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ (Matthews และคณะ 2013) สิ่งที่น่าสนใจคือมีการใช้ยาโดปามีนซึ่งทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งการดูดซึมเช่นโคเคนและเมธิลฟีนิเดตซึ่งทำให้เกิดผลตรงกันข้ามในเด็กวัยรุ่นเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ DS (Walker และ Kuhn, 2008 และ  Walker และคณะ, 2010) เช่นเดียวกับแอมเฟตามีนโคเคนที่สัมพันธ์กับอายุนี้มีความเด่นชัดใน DS มากกว่า NAc (Frantz et al., 2007 และ  Walker และ Kuhn, 2008) ความแตกต่างระหว่างการปล่อย DS โดพามีนนี้อาจเป็นฟังก์ชั่นของความพร้อมใช้งานโดพามีนพื้นฐานเนื่องจากความพร้อมโดพามีนที่ลดลงในเซลล์ประสาทโดพามีนที่ฉายได้น่าจะส่งผลกระทบต่อยาที่อำนวยความสะดวก โคเคน) ดังนั้นเอนไซม์ไทโรซีนไฮดรอกซีเลสซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โดปามีนได้ถูกลดลงใน DS วัยรุ่น แต่ไม่ใช่ NAc (Matthews และคณะ 2013) การลดลงของ neurotransmission evoked-dopamine นี้แสดงให้เห็นว่าการคาดการณ์โดปามีนไปยัง DS ซึ่งเกิดขึ้นจาก substantia nigra pars compacta (Ungerstedt, 1971 และ  Lynd-Balta และ Haber, 1994) อาจอ่อนไหวระหว่างการเป็นวัยรุ่น โดพามีนมีอิทธิพลยับยั้งเซลล์ประสาทหนามปานกลางใน striatum (Kreitzer และ Malenka, 2008) สารสื่อประสาทโดพามีนที่ไวต่อปฏิกิริยาในวัยรุ่น DS จึงอาจนำไปสู่กิจกรรมของเราที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นในเซลล์ประสาท DS การศึกษาในอนาคตที่บันทึกจากการคาดการณ์โดปามีนจนถึง DS ของวัยรุ่นจะกล่าวถึงกลไกนี้โดยตรง

พื้นที่ของ striatum ตามธรรมเนียมที่เกี่ยวข้องกับคุณค่าและแรงจูงใจในการชี้นำและรางวัลคือ VS (Robbins และ Everitt, 1996, ตวัด, 2004, Cooper และ Knutson, 2008 และ  Flagel et al., 2011) ดังนั้นทฤษฎีหลายประการเกี่ยวกับความเจ็บป่วยของวัยรุ่นและบานพับของความอ่อนแอเชิงพฤติกรรมในพฤติกรรมแรงจูงใจที่เกี่ยวข้องกับรางวัลที่ผิดปกติและการตอบสนองของวงจรสมองที่ได้รับรางวัล (Bjork และคณะ, 2004, Galvan et al., 2006, Geier และคณะ 2010 และ  Van Leijenhorst และคณะ, 2010) ในทางกลับกันข้อมูลก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุของรางวัลอาจจะยิ่งใหญ่กว่าใน DS (Sturman และ Moghaddam, 2012 และ  Matthews และคณะ 2013) ในขณะที่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ จำกัด บทบาทของการพัฒนา VS ในพฤติกรรมวัยรุ่นและความอ่อนแอของโรคพวกเขาแนะนำว่า DS อาจมีบทบาทสำคัญในแนวโน้มพฤติกรรมของวัยรุ่น

DS มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการเรียนรู้และการแสดงออกทางกายภาพของพฤติกรรมของหัวรถจักร (Robbins และ Everitt, 1992, Packard และ Knowlton, 2002 และ  Gittis และ Kreitzer, 2012) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง dorsomedial striatum (DMS), หรือภูมิภาค striatum ที่เชื่อมโยงของ DS นั้นมีส่วนเกี่ยวข้องในการเชื่อมโยงการกระทำเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจเนื่องจากรอยโรคของ DMS ยกเลิกการเรียนรู้และการแสดงออกของพฤติกรรมที่มุ่งเป้าหมาย (หยินและนอลตัน 2004 และ  ราโกซซิโน, 2007) และกิจกรรม DMS ก็มีส่วนเกี่ยวข้องในการเข้ารหัสของรูปแบบการตอบสนองที่ยืดหยุ่น (Kimchi และ Laubach, 2009) ในทางกลับกัน dorsolateral striatum (DLS) มีส่วนเกี่ยวข้องกับการรวมและการแสดงออกของพฤติกรรมที่เป็นนิสัยในระหว่างที่การกระทำนั้นไม่ขึ้นอยู่กับการแสดงผลลัพธ์อีกต่อไป (Yin et al., 2004 และ  Yin et al., 2009) การศึกษากิจกรรมของเซลล์ประสาทวัยรุ่นและโดปามีนมีรายละเอียดในการทบทวนนี้ (Sturman และ Moghaddam, 2012 และ  Matthews และคณะ 2013) ได้รับการแปลเป็น DMS โดยเน้นถึงความสำคัญของภูมิภาคนี้ในการพัฒนาสู่ฟีโนไทป์ของพฤติกรรมวัยรุ่นและความอ่อนแอของการเจ็บป่วย สอดคล้องกับความคิดนี้พบความแตกต่างหลายประการในพฤติกรรมเครื่องมือระหว่างหนูผู้ใหญ่กับวัยรุ่นโดยวัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างในพฤติกรรมการใช้เครื่องมือรวมถึงความแตกต่างในการกระตุ้นแรงจูงใจการสูญพันธุ์ลดลงยับยั้งปฏิกิริยาตอบสนองแบบลดทอน ผลที่ตามมา (Friemel และคณะ, 2010, Sturman และคณะ, 2010, Andrzejewski และคณะ, 2011, หอก 2011, เบอร์ตันและธนู, 2012 และ  Naneix และคณะ, 2012) นอกจากนี้วัยรุ่นมีความสามารถลดลงในการเริ่มต้นการตอบสนองที่เหมาะสมอย่างรวดเร็วหลังจากสัญญาณหยุด (Simon et al., 2013) คล้ายกับผลที่สังเกตได้หลังจากรอยโรคของ DMS (อีเกิลและร็อบบินส์ 2003).

ตรงกันข้ามกับ DMS ของวัยรุ่นการมีความแตกต่างของการพัฒนาใน DLS นั้นชัดเจนน้อยกว่า ในระหว่างการแสดงออกของพฤติกรรมที่มุ่งเป้าหมายการกระทำจะถูกเชื่อมโยงอย่างแน่นหนากับการแสดงผลลัพธ์ อย่างไรก็ตามหลังจาก overtraining การกระทำจะได้รับอิทธิพลน้อยลงจากการแสดงผลลัพธ์และเป็นอัตโนมัติมากขึ้น (“ เป็นนิสัย”) (ดิกคินสัน 1985) ปั้นพลาสติกที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้นิสัยนี้เกิดขึ้นใน DLS (Yin et al., 2009, Balleine และ O'Doherty, 2010 และ  ธ อร์นและอัล 2010) และการเปลี่ยนจากการมุ่งเป้าหมายไปสู่พฤติกรรมที่เป็นนิสัยนั้นเป็นสื่อกลางโดยการส่งโดปามีนใน DS (Packard and White, 1991 และ  เบลินและเอเวอเรตต์ 2008) มีข้อมูลที่ขัดแย้งกันเกี่ยวกับการพัฒนาการสร้างนิสัยในวัยรุ่นและหนูโต หนูวัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงการไร้ความสามารถในการปรับการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในกรณีที่เกิดขึ้นเช่นเดียวกับพฤติกรรมที่เพิ่มขึ้นเป็นนิสัยในงานลดค่าเงิน reinforcer (Naneix และคณะ, 2012 และ  Hammerslag และ Gulley, 2014) มีหลักฐานแสดงว่าพฤติกรรมความแข็งแกร่งหรือความยืดหยุ่นในหนูวัยรุ่นในภารกิจการเปลี่ยนชุดเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบงานและพารามิเตอร์ (เลสลี่และคณะ 2004, นิวแมนและ McGaughy, 2011 และ  Snyder et al., 2014) งานที่ซับซ้อนมากขึ้นดูเหมือนจะให้ความยืดหยุ่นในระดับที่สูงขึ้นต่อเนื่องในวัยรุ่น ภารกิจการกลับรายการแบบเลือกได้สี่ทางซึ่งต้องการภาระการรับรู้มากขึ้นกว่าการออกแบบการเปลี่ยนชุดแบบสองทางเลือกเผยให้เห็นความยืดหยุ่นในวัยรุ่นมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับหนูผู้ใหญ่ (Johnson และ Wilbrecht, 2011). นอกจากนี้ข้อมูลล่าสุดแสดงให้เห็นว่าหลังจากเรียนรู้ที่จะระงับการกระทำต่อหน้าสิ่งมีชีวิตหนูวัยรุ่นจะได้รับสัญญาณนั้นเร็วขึ้นในฐานะการคาดเดาการให้รางวัลแบบ Pavlovian ซึ่งประเมินโดยการเพิ่มขึ้นของพฤติกรรมการให้รางวัล สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าวัยรุ่นสามารถปรับค่าของคิวที่เป็นจุดเด่นก่อนหน้านี้ได้อย่างรวดเร็ว (ซึ่งแตกต่างจากงานที่กลับรายการซึ่งโดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับการกำหนดมูลค่าให้กับคิวที่ไม่ได้รับรางวัลก่อนหน้านี้) การทดลองล่าสุดในห้องปฏิบัติการของเราได้ทดสอบความสามารถนี้ในการปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงเอกลักษณ์ของคิวเพิ่มเติมโดยการฝึกหนูในกระบวนทัศน์เครื่องมือที่กำหนดไว้ในระหว่างที่มีการนำเสนอคิว (แสงหรือโทนสี) 10 วินาทีและจมูกโผล่เข้าไปในพอร์ตที่มีแสงสว่างส่งผลให้ การจัดส่งอาหารเม็ด ไม่พบความแตกต่างในการตอบสนองที่ถูกต้องระหว่างผู้ใหญ่และวัยรุ่นในงานนี้ (F(1,12) = .23, p = .64; n = 7 / กลุ่มอายุ; มะเดื่อ. 2). ในขั้นตอนที่สองของการทดลองนี้คิวของเครื่องมือได้ถูกเปลี่ยนเป็นกิริยาเป็น 10 วินาที Pavlovian cue หลังจากการเปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์ของผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นวัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงเปอร์เซ็นต์ของวิธีการ Pavlovian ในช่วงคิวนี้มากกว่าผู้ใหญ่โดยประเมินจากเวลาที่ใช้ในรางอาหารระหว่างคิว (F(1,12) = 6.96, p = .023; มะเดื่อ. 2) ในการทดลองควบคุมหนูวัยรุ่นและหนูที่เป็นผู้ใหญ่ได้รับวิธีการของ Pavlovian ในการเขียนนวนิยายด้วยอัตราที่เท่ากันแสดงให้เห็นว่าผลกระทบนี้ไม่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุในความสามารถทั่วไปในการเรียนรู้F(1,12) = .26, p = .62) ดังนั้นข้อมูลเหล่านี้จึงบ่งชี้ว่าเมื่อไม้คิวทำหน้าที่เป็นทั้งสัญญาณหยุดหรือไปภายในบริบทที่เป็นเครื่องมือการเปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์ของผลลัพธ์ที่ได้คิวสามารถได้มาอย่างยืดหยุ่นโดยหนูวัยรุ่นได้เร็วกว่าผู้ใหญ่ ลักษณะเฉพาะของสมองวัยรุ่นนี้จะช่วยให้สามารถปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงมูลค่าของตัวชี้นำหรือสภาพแวดล้อมที่สำคัญก่อนหน้านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าสมองของผู้ใหญ่ นี่เป็นข้อค้นพบที่น่าสนใจเนื่องจากงานวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับวัยรุ่นมุ่งเน้นไปที่พฤติกรรมที่ไม่สามารถปรับตัวได้ในขณะที่ความยืดหยุ่นทางพฤติกรรมมักถูกเสนอให้เป็นลักษณะที่ได้เปรียบ

  • ภาพขนาดเต็ม (23 K)
  • มะเดื่อ. 2   

    (A) หนูที่โตแล้วและเป็นผู้ใหญ่เรียนรู้ที่จะเล่นเครื่องดนตรีเพื่อรับรางวัลตามการนำเสนอผลงาน (B) คิวเดียวกันถูกเปลี่ยนเป็นคิว Pavlovian ในระหว่างที่รางวัลไม่ได้เกิดขึ้นจากการตอบสนองอีกต่อไป แต่ถูกส่งมอบเสมอเมื่อคิวสิ้นสุดลง หนูวัยรุ่นได้รับการตอบสนองต่อ Pavlovian ต่อคิว (กำหนดตามเวลาที่ใช้ในรางอาหารที่คาดว่าจะได้รับรางวัลระหว่างคิว) เร็วกว่าผู้ใหญ่

ข้อมูลสรุปชี้ให้เห็นว่าหนูวัยรุ่นอาจเข้ารหัสความสัมพันธ์ระหว่างตัวชี้นำและผลลัพธ์ซึ่งตัวชี้นำก่อนหน้านี้มีความหมายมีความยืดหยุ่นมากกว่าผู้ใหญ่ (Simon et al., 2013; มะเดื่อ. 2) หรือในสถานการณ์ที่มีภาระการรับรู้สูงกว่า (Johnson และ Wilbrecht, 2011) การตอบสนองแบบไฮเปอร์ที่พบในวัยรุ่น DMS ในช่วงเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัล (Sturman และ Moghaddam, 2012) อาจส่งเสริมความสามารถที่เพิ่มขึ้นในการปรับเปลี่ยนกลยุทธ์พฤติกรรม (Kimchi และ Laubach, 2009) มันน่าสนใจที่จะบันทึกจากวัยรุ่น DLS ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเรียนรู้และการแสดงออกของพฤติกรรมที่เป็นนิสัยเพื่อสังเกตว่าภูมิภาคนี้มีความไวต่อปฏิกิริยาเมื่อเปรียบเทียบกับผู้ใหญ่ มีการเสนอการสร้างนิสัยแบบเร่งด่วนเพื่อส่งเสริมการติดยาเสพติดเนื่องจากพฤติกรรมการค้นหายาเสพติดเป็นประจำมีความอ่อนไหวต่อผลกระทบเชิงลบของการใช้ยาและการเสพติด (Everitt และคณะ 2008 และ  Hogarth et al., 2013) ดังนั้นการศึกษาอย่างต่อเนื่องของบทบาทของ DS ที่กำลังพัฒนาในการสร้างนิสัยจึงมีความเกี่ยวข้องอย่างมากต่อความสำคัญของการติดยาเสพติดของวัยรุ่น

ทั้ง DS และ VS เกี่ยวข้องกับการตัดสินใจที่มีความเสี่ยง (คาร์ดินัล 2006, Simon et al., 2011, Kohno et al., 2013 และ  Mitchell และคณะ, 2014) หมายถึงการตั้งค่าสำหรับความเสี่ยงมากกว่าผลตอบแทนที่ปลอดภัย พฤติกรรมเสี่ยงคือจุดเด่นของวัยรุ่นและเชื่อมโยงกับยาเสพติด (Bornovalova และคณะ, 2005 และ  Balogh และคณะ, 2013) นอกจากนี้หลักฐานล่าสุดจากแบบจำลองหนูของการตัดสินใจที่มีความเสี่ยงแสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมเสี่ยงในวัยรุ่นทำนายการจัดการโคเคนด้วยตนเอง (Mitchell และคณะ, 2014) ซึ่งอาจอำนวยความสะดวกในการใช้ยาเสพติดและความอ่อนแอของการติดยาเสพติดในช่วงวัยรุ่น (Adriani และ Laviola, 2004, Merline และคณะ 2004 และ  Doremus-Fitzwater และคณะ, 2010) ปริมาณความพร้อมรับสารโดปามีนที่ลดลงในทั้งสองภูมิภาคคือการคาดการณ์ระดับที่สูงขึ้นของการตัดสินใจที่มีความเสี่ยงในหนูและการให้ยาโดปามีนแบบเลือกเฉพาะในท้องถิ่นไม่ว่าจะเป็นระบบหรือเข้าไปในวัยรุ่นSimon et al., 2011 และ  Mitchell และคณะ, 2014) หนูวัยรุ่นแสดงให้เห็นว่าการตอบสนองของโดพามีนลดลงและการแสดงออกของ TH ใน DS (Matthews และคณะ 2013) ซึ่งอาจเป็นกลไกบางส่วนสำหรับพฤติกรรมเสี่ยงวัยรุ่น การตัดสินใจที่มีความเสี่ยงนั้นสัมพันธ์กับกิจกรรมของเซลล์ประสาทและการแสดงออกของโดปามีนใน OFC (Eshel et al., 2007, Van Leijenhorst และคณะ, 2010, Simon et al., 2011 และ  O'Neill และ Schultz, 2013) เป็นไปได้ว่าการตอบสนองของรางวัลที่กระทำมากกว่าปกในทั้ง OFC และ DS (Sturman และ Moghaddam, 2011b และ  Sturman และ Moghaddam, 2012) มีความสัมพันธ์กับการตัดสินใจที่มีความเสี่ยงสูงเกินไปและไม่เหมาะสมเป็นครั้งคราวในช่วงวัยรุ่น การศึกษาเพิ่มเติมของวงจรนี้สามารถให้ข้อมูลที่น่าสนใจและตัวเลือกการรักษาสำหรับระยะแรกของโรคที่โดดเด่นด้วยพฤติกรรมเสี่ยงที่ปรากฏในช่วงวัยรุ่นรวมถึงการติดยาเสพติดโรคจิตเภทและภาวะซึมเศร้า (Ludewig และคณะ, 2003, Bornovalova และคณะ, 2005 และ  Taylor Tavares และคณะ, 2007).

2.3 หน้าท้องที่พื้นที่ระดับภูมิภาค

โดปามีนเซลล์ประสาทโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีการแปลในพื้นที่ท้องที่ tegmental (VTA) มีส่วนเกี่ยวข้องกับการให้รางวัลการประมวลผลการเรียนรู้แบบเชื่อมโยงและพยาธิสรีรวิทยาของการติดโรคอารมณ์แปรปรวนปรีชาญาณและ Bozarth, 1985, ชูลท์ซ 1998, ปรีชาญาณ 2004, Sesack and Grace, 2010 และ  Howes et al., 2012) ระบบโดปามีนมีส่วนเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมวัยรุ่นและช่องโหว่ของการเจ็บป่วย (Luciana และคณะ, 2012, Matthews และคณะ 2013 และ  Niwa et al., 2013) และแง่มุมของการส่งโดปามีนและกิจกรรม VTA นั้นแตกต่างกันในผู้ใหญ่และวัยรุ่น (Robinson และคณะ, 2011, McCutcheon และคณะ, 2012 และ  Matthews และคณะ 2013) นอกจากนี้เซลล์โดปามีนในโครงการ VTA ไปยังเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าและส่วนหน้าท้องส่วนล่างซึ่งอยู่ระหว่างการพัฒนาในช่วงวัยรุ่น ไม่ค่อยมีใครรู้จักอย่างไรก็ตามเกี่ยวกับวิธีการที่เซลล์ประสาท VTA วัยรุ่นประมวลผลเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบกับผู้ใหญ่ การบันทึกเบื้องต้นของกิจกรรมนอกเซลล์จาก VTA เซลล์ประสาทในหนูผู้ใหญ่และหนูวัยรุ่นแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้มีอัตราการยิงที่ใกล้เคียงกันและตอบสนองต่อการชี้นำที่เกี่ยวข้อง (Kim และ Moghaddam, 2012) และการทำงานอย่างต่อเนื่องที่จะประเมินการประมวลผลรางวัลวัยรุ่นในภูมิภาคนี้และภูมิภาคโดปามีนอื่น ๆ

2.4 สรุปวงจรการประมวลผลรางวัล

วัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมหุนหันพลันแล่นที่เพิ่มขึ้น, การรับความเสี่ยง, สัญญาณคิว, การค้นหายาและรางวัลและความยืดหยุ่นของพฤติกรรมเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ ตามรายละเอียดข้างต้น electrophysiology หน่วยเดียวเปิดเผยความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุในการประมวลผลรางวัลที่มีแนวโน้มที่จะเกี่ยวข้องกับแนวโน้มพฤติกรรมเหล่านี้ วัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงการเปิดใช้งานมากเกินไปเพื่อให้รางวัลกับญาติผู้ใหญ่ทั้งใน OFC และ DS (มะเดื่อ. 3) โครงการ OFC โดยตรงกับ DS อย่างน้อยก็ในหนูที่โตเป็นผู้ใหญ่ชี้ให้เห็นว่าการเชื่อมต่อ OFC-DS ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะยังอาจนำไปสู่ผลกระทบที่สังเกตได้เหล่านี้ (Berendse et al., 1992 และ  Reep et al., 2003) Dopaminergic เซลล์ประสาทที่ยื่นออกมาจาก substantia นิโกรยังฉายถึง DS (Voorn et al., 2004) และกิจกรรมที่กระตุ้นการให้รางวัลอย่างผิดปกติในเซลล์ประสาทเหล่านี้อาจนำไปสู่การประมวลผลรางวัล DS ซึ่งกระทำมากกว่าปกติในวัยรุ่น การลดลงของโดปามีนที่ตรวจพบใน DS หลังจากได้รับแอมเฟตามีนแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้อาจจะกระทำมากกว่าปกเมื่อเปรียบเทียบกับผู้ใหญ่แม้ว่าการทดลองต่อไปจะต้องยืนยันความแตกต่างของการทำงาน กิจกรรมที่ได้รับผลตอบแทนใน DLS ซึ่งได้รับข้อมูลโดปามินอิกที่แข็งแกร่งที่สุดจาก substantia nigra (Groenewegen, 2003 และ  Voorn et al., 2004) นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะแตกต่างกันระหว่างผู้ใหญ่และวัยรุ่นเนื่องจากการพัฒนาพฤติกรรมพฤติกรรมแตกต่างกันไปตามอายุการใช้งาน (Johnson และ Wilbrecht, 2011, นิวแมนและ McGaughy, 2011, Simon et al., 2013 และ  Snyder et al., 2014).

  • ภาพขนาดเต็ม (25 K)
  • มะเดื่อ. 3   

    วงจรรางวัลที่ปรับเปลี่ยนสำหรับสมองของวัยรุ่น การเชื่อมต่อของ“ วงจรการให้รางวัล” ทั่วไปนั้นจะปรากฎเป็นสีดำและเกี่ยวข้องกับนิวเคลียส accumbens (NAc) พื้นที่หน้าท้องส่วนล่าง (VTA) และเยื่อหุ้มสมองด้านหน้าส่วนหน้า (mPFC) การค้นพบของเราในวัยรุ่นระบุเส้นทางการประมวลผลรางวัลเสริมที่แสดงด้วยสีแดง เราพบว่าการคาดการณ์โดปามีนใน dorsal striatum (DS) ซึ่งเกิดขึ้นจาก substantia nigra (SNc) อาจทำให้เกิดอาการแพ้ได้ในวัยรุ่น (Matthews และคณะ 2013) ในขณะที่ orbitofrontal cortex (OFC) และ DS เซลล์ประสาทของวัยรุ่นมีการตอบสนองมากเกินไปที่จะให้รางวัลเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ (Sturman และ Moghaddam, 2011a, Sturman และ Moghaddam, 2011b และ  Sturman และ Moghaddam, 2012) ในทางกลับกันการปล่อยโดปามีน NAc และกิจกรรมที่ได้รับรางวัลปรากฏขึ้นและการยิงพื้นฐานของเซลล์โดปามีนในบริเวณหน้าท้องส่วนล่าง (VTA) เทียบได้กับผู้ใหญ่และวัยรุ่น (Kim และ Moghaddam, 2012 และ  Matthews และคณะ 2013).

สิ่งที่น่าสนใจก็คือไม่พบความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุอย่างมากในการประมวลผลรางวัล NAc แม้ว่า VS จะเป็นปัจจัยสำคัญในแบบจำลองของช่องโหว่พฤติกรรมวัยรุ่น (เอินส์ทและอัล, 2009 และ  Geier และคณะ 2010) กิจกรรมของระบบประสาทที่คล้ายกันนี้ระหว่างกลุ่มอายุสอดคล้องกับรายงานที่ไม่มีความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุในยา dopamine efflux ที่ปรากฏในยา (Frantz et al., 2007 และ  Matthews และคณะ 2013) แม้ว่าการศึกษาเกี่ยวกับการแสดงออกของตัวรับโดปามีนใน NAc นั้นขัดแย้งกัน (Teicher และคณะ, 1995 และ  Tarazi และ Baldessarini, 2000) การขาดความแตกต่างในกระบวนการให้รางวัล NAc ไม่ได้ขัดขวางอิทธิพลของ NAc วัยรุ่นที่กำลังพัฒนาเกี่ยวกับช่องโหว่ด้านพฤติกรรมและพยาธิวิทยา; อย่างไรก็ตามความแตกต่างที่สังเกตได้ในกระบวนการสร้างแรงบันดาลใจในช่วงวัยรุ่น (หอก 2011) อาจเกิดขึ้นจากกิจกรรมการทำงานของระบบประสาทในภูมิภาค DS และ PFC ไปจนถึงระดับที่สูงกว่า NAc การค้นพบเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าควรปรับเปลี่ยนวงจรรางวัลสมองแบบดั้งเดิมสำหรับวัยรุ่น (มะเดื่อ. 3).

3 ข้อสรุป

ผลการวิจัยที่ได้รับการตรวจสอบที่นี่จะบอกถึงการวิจัยในอนาคตของวัยรุ่นในสองวิธี: (1) กิจกรรมพื้นฐานหรือการตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางประสาทเช่นการทำนายการชี้นำคิวจะไม่ได้รับผลกระทบหรือได้รับผลกระทบน้อยกว่า ดังนั้นการมุ่งเน้นไปที่การตอบสนองของรางวัลอาจทำให้ผู้ให้บริการทางชีวภาพในอุดมคติสำหรับความอ่อนแอในช่วงต้นต่อความผิดปกติของแรงจูงใจและส่งผล (2) การตอบสนองของเซลล์ประสาทที่แข็งแรงนั้นพบได้ในภูมิภาคที่ไม่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัลในผู้ใหญ่ ดังนั้นวงจรแบบไดนามิกของพฤติกรรมที่กระตุ้นอาจแตกต่างจากรุ่นผู้ใหญ่ของเราและเกี่ยวข้องกับภูมิภาคเยื่อหุ้มสมองและฐานซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลรางวัลคลาสสิก การเน้นในอนาคตเกี่ยวกับภูมิภาคเช่น DS อาจช่วยยกระดับความรู้ของเราเกี่ยวกับวงจรไดนามิกนี้และการมีส่วนร่วมต่อความอ่อนแอของโรคในบุคคลที่มีความเสี่ยง

ความขัดแย้งทางผลประโยชน์

ผู้เขียนประกาศว่าไม่มีความขัดแย้งทางผลประโยชน์

กิตติกรรมประกาศ

งานนี้ได้รับการสนับสนุนโดย DA035050 (NWS) and MH048404-23 (BM).

อ้างอิง

  •  
  • ผู้แต่งที่เกี่ยวข้องที่: มหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก, กรมประสาท, A210 Langley Hall, พิตต์สเบิร์ก, PA 15260, สหรัฐอเมริกา โทร.: + 1 412 624 2653; แฟกซ์: + 1 412 624 9198