微妙的平衡:风险,奖励和青少年大脑(2012)

By 卡尔谢尔曼

简报

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在青少年中,意外伤害(主要是机动车事故)是导致死亡的主要原因,其次是凶杀1过度饮酒,无保护的性行为以及各种各样的不幸事件都会让他们感到一阵动荡。 为什么其他聪明,精明的年轻人众所周知地倾向于采取不明智的行为,使他们自己和他人的健康和安全处于危险之中? 这个问题进行了广泛的研究,从中开始出现越来越复杂,细致入微的画面。

除了了解通常代表青少年大脑发育的生物学和环境相互作用之外,研究人员还在讲究个体差异背后的细节:为什么只有某些时间,青少年才是冒险者。 他们的答案可能会导致制定战略,以缓冲这一至关重要的脆弱阶段免受严重伤害。

连接问题

十年前,你读过的文章暗示青少年从事高风险行为,因为前额皮质[判断和自我控制的关键大脑区域]并未完全发育,“康奈尔大学威尔医学院Sackler发育心理生物学研究所所长BJ Casey博士和Dana脑活动联盟成员说。 “但[那个地区]在没有参与这种行为的儿童中甚至更不发达。 我们现在更多地考虑神经回路; 大脑区域如何相互交谈。“

凯西实验室和其他地方最近的研究已经开始讲述一个故事,其中大脑的物理和功能连接的演变可以帮助我们理解从青春期到成年期的道路上的危险。

“我们在一个广泛的循环中提出了一种不平衡的模型:激活了各个地区,并且是一个尖叫声最大的地区,“凯西说。 在她看来,在这个决策环路中,突出的是情绪反应性腹侧纹状体/伏隔核,它响应奖励和奖励的预期,以及抑制冲动和调节行为的皮质区域。

正如凯西和其他人所表明的那样,奖励制度在青春期达到成熟,事实上在那个时期似乎具有高度反应性。 她说:“它真的很震撼,而前额皮质还没有完全发育。” 问题主要出现在情绪激动的情况下。 “青少年完全有能力做出理性的决定......他们在当下的热度中只有更多的困难。” 她建议,当大脑处于这种模式时,严重的长期后果的明显升值与快速驾驶,大量饮酒或无保护性行为所承诺的即时满足无法相提并论。2

Beatriz Luna博士,精神病学教授兼匹兹堡大学神经认知发展实验室主任,同意在青少年期间,成人水平上调节行为所需的皮质脑器官或多或少地上线,但“它有点脆弱,没有经过考验,可以通过其他要求征税。”

她的研究表明,青少年与成年人之间的区别在于大脑各部分之间的联系,结构和功能的强弱,使整合活动高效可靠。。 “这是前额叶皮层与大脑区域进行网络交流的能力,使其能够支持我们抑制和情感及社会处理所需的复杂过程,“ 卢娜说。

她和她的同事分析了fMRI数据,以确定有效的连通性 - 大脑区域在执行任务时一起射击的程度,以及控制方向:哪个区域调节另一个。 他们的大部分研究使用了一种优雅简单的抑制反应能力的测试。 当屏幕上出现闪光时,参与者被指示朝相反的方向看,而不是遵循反射倾向看向它。

儿童表现比成人差得多,青少年介于两者之间。 功能磁共振成像数据显示,随着年龄的增长,前额区域和下部感觉运动脑区域同步工作以执行任务的程度也相应增加。 更重要的是,大脑区域之间的对话显然是“自上而下” - 抑制反应的改善能力反映了更高的大脑指导行为的信号强度。3

“看一盏灯与现实世界的冒险行为不同,”卢娜说。 “但是,如果这个简单的系统不到位 - 自上而下的控制可以说,'我想做到这一点,但我不会这样做' - 你可以想象更复杂的行为是如何被残留的。 ”

至少部分对青少年自上而下控制效果低于成人的解释是解剖学的。 随着神经元形成髓鞘形成的绝缘鞘(通过白质的相对增加反映),它们更快更有效地传递信息,并且已经确定大脑中的白质体积从青春期到成年期。4 Luna实验室的研究人员已经证明,这种发展大部分发生在连接额叶和皮层下大脑区域的区域 - 抑制控制中涉及的相同电路.5

什么时候风险谁

“很多冒险都发生在青春期,但并非所有青少年都是冒险者,”加州大学洛杉矶分校发展神经科学GalvanLab主任Adriana Galvan博士说。 “重要的是不要把所有的青少年混为一谈。”

作为BJ Casey实验室的博士候选人,Galvan是一个分析儿童,青少年和成人大脑活动以及风险倾向的团队的一员。 “但是当我们查看数据时,群体内部存在很多变化。 报告更多冒险行为的人 - 在任何年龄 - 在奖励反应中显示出神经生物学相关性。“尤其是,在一场赚钱的游戏中,伏牛神经 - 额叶皮质活动增加更多,在青少年中,他们表示更有可能从事危险性行为,大量饮酒,高强度运动等等。 

Galvan现在正在探索个人差异如何在现实世界中发挥作用。 有大量证据表明,压力可能会扰乱一般的决策,特别是在青少年中,会加剧冒险的倾向。 “但是在压力反应和感知方面存在巨大的个体差异,”她说。

Galvan说,正在进行的追踪每日压力水平的研究证实,青少年在进行冒险活动时的得分确实会在高压力的日子里上升。7 但初步的fMRI研究结果表明,在这里,并非所有青少年都是平等的:在这样的日子里,在情绪调节边缘系统中表现出最大激活的人中,冒险只会增加。

在剖析冒险的复杂性时,坦普尔大学心理学杰出大学教授劳伦斯斯坦伯格博士正在仔细研究青少年生活中公认的另一个重要因素:同伴影响力。

在一系列实验中,青少年和成年人在模拟驾驶练习中表现相似。 然而,当青少年在两个朋友面前参加测试时,冒险及其后果 - 他们运行更多的灯光和更多的崩溃 - 显着上升,而成人表现不受影响。

根据驾驶练习期间收集的fMRI数据,差异再次出现在与青少年奖励相关的大脑区域,而不是成年人中,伏隔核 - 前额叶皮层回路在同龄人的存在下变得更加活跃。8 

斯坦伯格说:“我们希望父母和青少年自己能从这项工作中认识到,他们需要考虑到青少年的判断与他们的朋友在一起时不一样,他们做风险更高的事情。”

如果同伴的存在通过提高奖励响应来增加青少年的承担风险,则可能会招募相同的电路 抑制 风险倾向。 Beatriz Luna实验室的一项研究发现,货币激励措施可以提高青少年(但不是成年人)苛刻的眼球运动抑制任务的表现。 不仅活动在奖励回路中增加,而且在调节眼球运动本身的大脑区域也增加。9

就好像青春期的大脑在说,“因为有奖励,让我们全力以赴,”Luna说。 “什么样的激励措施可以提高大脑做任何事情来获得奖励的能力......这意味着加强抑制控制。=

经验很重要

更一般地说,适应性是青少年冒险研究中的一个新兴主题。 “如果这个故事被告知好像这是一些不受环境和环境影响的生物驱动的成熟过程,那就不对了,”斯坦伯格说。 “我们知道经验很重要,我们刚刚开始研究的领域是它在大脑中的表现。”

他正在探索是否可以通过以改善认知控制的方式训练个体来减轻同伴影响的风险。 “我们将在那些已经接受过训练的人中与同龄人一起观察大脑活动的模式,”他说。

对于达纳联盟成员阿比盖尔贝尔德博士,瓦萨学院心理学教授,不应低估经验在广泛意义上的文化 - 青少年行为中的作用。 她将青春期描述为“被称为青春期的生物事件的社会和情感表达”。10

“人类行为中没有任何东西只是生物或环境,”贝尔德说。 她建议,要了解青少年冒险行为,需要对两者都有所了解。

在一项实验中,当被要求评估各种情景是好是坏时,她比较了成人和青少年的大脑活动。 两个小组明智地拒绝了诸如“与鲨鱼一起游泳”,“咬灯泡”或“从屋顶跳下”这样的概念 - 尽管成年人这样做的速度要快得多。 不同之处在于明显涉及的心理过程: 成年人在视觉皮层和脑岛(一个将思想转化为内脏感觉的大脑区域)中表现出更大的激活,而前额叶皮层在十几岁时更加努力。 简单来说,成年人可以想象前景并立即做出反应,而青少年不得不仔细考虑,贝尔德建议。11 

“我认为发生的事情是,青少年没有足够的经验来发展这种直觉系统,那些成年人可以用来做出他们不必考虑的决策的正确和错误的身体感受。”随着成熟她补充说,认知能够从一个人的经验和其他人的经验中概括出来。 一个将手放在玻璃上的成年人很可能能够以少年无法想象的方式对“咬灯泡”的想法进行可视化和物理反应。

她说,她的研究结果并没有与强调驱逐奖励对风险承担的作用的研究相矛盾。 思维的缓慢速度与直接的直觉反应相比,在与情绪满足的竞争中可能进一步削弱认知控制。

她的研究结果也不意味着青少年大脑缺乏某些东西. 这个发展阶段的核心任务是学习特定文化中的成人生活规则,“没有经验的青少年是健康的青少年”。 贝尔德说。 一些冒险行为伴随着青少年的领土。 “诀窍在于帮助他们训练他们的系统,提供信息丰富而非致命的体验......我最关心的一个问题是许多青少年没有获得那种体验 - 人们试图过多地保护他们。 我宁愿一个孩子从她的自行车上掉下来而不是撞车。“

她指出,青少年及其伴随的陷阱在美国比其他地方持续时间更长; 有一些文化,孩子们在14或15时承担成人责任。 与同龄的美国人相比,他们的大脑看起来和行动更“成人”,特别是在冒险的情况下吗? “我会给我的左臂提供这些数据,”贝尔德说。

10月2012发布

­­­­1 美国卫生与公众服务部,卫生资源和服务管理局,妇幼保健局。 儿童健康美国2011。 马里兰州罗克维尔:美国卫生与人类服务部,2011: http://mchb.hrsa.gov/chusa11/hstat/hsa/pages/229am.html  

2Casey,BJ等。 制动和加速青少年大脑。 J Res Adolesc。 2011 March 1; 21(1):21-33。

3Hwang K,Velanova K,&Luna,B.加强抑制控制发展基础的自上而下的额叶认知控制网络:功能性磁共振成像有效的连通性研究。 J.神经科学。 17十一月,2010; 30(46):15535-15545。

4 吉德,JN。 青少年的大脑:准备学习,准备承担风险。 大脑 26二月2009: http://www.dana.org/news/cerebrum/detail.aspx?id=19620 

5 Asato MR等人。 青春期白质发展:DTI研究。 大脑皮层 2010年20月; 2122:2131–XNUMX

6 Galvan,A等。 冒险和青少年大脑:谁有风险? 发展科学 10:2(2007),pp F8-F14

7GalvánA和McGlennen KM。 一项初步研究表明,每日压力会增加青少年的风险决策。 Dev Psychobiol。 2012 May; 54(4):433-40。

8Chein,J。等。 同伴通过增强大脑奖励回路中的活动来增加青少年的冒险风险。 发展科学 14(2011):F1-F10。

9盖尔CF. 等。 青少年奖励过程中的不成熟及其对抑制控制的影响。 Cereb的Cortex。 2010 Jul; 20(7):1613-29。

10Baird,AA,Silver,SH(2011)The Teen Species:为什么性别很重要。 (印刷中)美世法律评论主要文章版, 62(3): http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CDgQFjAE&url=http%3A%2F%2Ffaculty.vassar.edu%2Fabbaird%2Fabout%2Fpublications%2Fpdfs%2FBaird_Mercer_easyread.doc&ei=tF9PUKCRK-P00gG644C4Cg&usg=AFQjCNGQQ0iZwmioUfI3C6tC-TovQvGAhQ 

11Baird AA等人,“你在想什么?”与青春期推理相关的神经特征。 海报展示:12th年度认知神经科学学会会议2005: http://faculty.vassar.edu/abbaird//research/presentations/pdfs/CNS_05_ab.pdf