一种理解成瘾神经生物学的神经认知方法（2013）

Curr Opin Neurobiol。 作者手稿; 可在PMC 2014 Aug 1中找到。

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抽象

最近对毒品（如可卡因）和非毒品（如赌博）成瘾的概念提出，这些行为是三个独立但相互作用的神经系统之间不平衡的产物：（a）冲动的，主要是杏仁核 - 纹状体依赖，促进自动，习惯和显着行为的神经系统; （b）反射性，主要是前额叶皮层依赖性，用于决策的神经系统，预测行为的未来后果，以及抑制性控制; （c）将内部感受状态整合到有意识的情感中并纳入涉及不确定风险和回报的决策过程的脑岛。 这些系统导致决策不良（即，优先考虑决策选项的短期后果）导致成瘾风险和复发更加严重。 本文为这种三系统成瘾神经模型提供了神经证据。

介绍

一旦个人失去对药物使用或非药物使用行为的控制，不断上升的负面后果（例如，财务问题）不会导致必要的行为调整（例如，规范或戒烟或赌博）[1]。 由于脆弱性机制和/或药物的毒性作用，这种“不灵活性”状态被认为反映了受损的“基本”行为学习过程，自我调节不良和决策受损。 为了统一集成了实验和临床观点的成瘾愿景，我们在此提出药物和行为成瘾与意志力的神经系统中断有关，这意味着根据长期而不是短期选择的能力，结果。 这种破坏可能发生在三个关键神经系统中的任何一个或组合中：（a）过度活跃的脉冲，杏仁核 - 纹状体依赖的神经系统，其促进自动和习惯性动作; （b）用于决策的低反应性，前额叶皮质依赖性神经系统，预测行为的未来后果，抑制性控制和自我意识; （c）脑岛介导的神经系统，它将自下而上的内感觉信号转换为主观输出（例如，渴望），从而加强冲动系统的活动，和/或削弱或劫持目标驱动的认知资源反射系统正常运行所需的。 在过程层面，脉冲和反射神经系统的特征反映了双重处理的原因; 一个快速，自动，无意识，另一个缓慢，审慎和有意识[2,3,4]。 脑岛被视为一个响应静态扰动的“门”系统[5]，反过来调制双系统的活动[6]。 本文的主要目的是强调选择在成瘾中的关键作用，并提出一个广泛的概念框架，汇集几个不同的成瘾研究线。

冲动的系统

在成瘾的发展过程中，相关行为逐渐受到成瘾相关信息的控制，这些信息通过巴甫洛夫和工具学习机制获得了自动生成药物相关（或赌博）行为和渴望的财产[7,8]。 由环境中存在的有能力的线索（例如，影响，一瓶啤酒）引发的这些快速和低调的反应密切依赖于基底神经节及其皮质输入[9]。 重要的是，杏仁核 - 纹状体（多巴胺依赖）神经系统是各种非自然奖励（例如精神活性药物）和自然奖励（例如食物）的激励动机效应的关键结构[10]。 这种刺激约束了刚性和自动习惯决策系统，不需要心理模拟[11]，通过改变奖励信号中多巴胺活性的相位特征和多巴胺水平的强直功能来改变滥用物质，允许和促进各种各样的运动和认知功能[12,13]。 由滥用药物刺激的中脑边缘多巴胺活性增加，加强了行为的重复，影响了学习，注意过程，并加强了强化效应的联系[14,15,16]。 通过强化练习和操作性调节过程，器乐表演（例如，大鼠按压杠杆接收可卡因）可以轻松地从目标导向的行动 - 结果关联转换为更加独立于行动的结果，这需要将结果表示为目标。目标的当前价值[17因此，表征一种强迫症状态[18]。 目标导向和强迫行为之间的转换与背侧突触结构可塑性的特定方面相关[19,20••,21和腹侧纹状体区域[20••多巴胺能系统的敏感性加速了这一过程[22]。 在认知处理层面，持续吸毒会导致隐含的“缺乏”动机相关联想记忆的加强[16]，与成瘾相关的线索被标记为突出并抓住吸毒成瘾者的注意力[23并产生自动进近倾向[16]。 这些认知方面与激励致敏理论一致[8,24]这表明，通过重复有益的食欲体验，成瘾相关对象被“想要”，期望和预期效果的程度，与他们被“喜欢”的程度（即实际情况）相比，会不成比例地增加情绪变化），这种分离可能随着成瘾的发展而逐渐增加[8,24]。 除了增加显着性归因于预测药物奖励的线索之外，成瘾的特点是对自然奖励的敏感性降低[25,26••例如，在可卡因滥用者中可以看到，与可卡因无关的奖励会产生低于正常的中脑皮质激素神经活动，例如对金钱奖励的回应[27]。 总之，所有这些都归因于药物寻求的自动激励和行为方面对纹状体/杏仁核复合体的功能作用。

反光系统

虽然习惯（或冲动）系统，至少是产生“想要”的组件来寻求奖励的关键，可以解释与方法行为相关的行为的一个重要方面，但很明显，它并没有解释一个人如何控制他或她的行为。 这个功能指的是所谓的“反射系统”的作用，这是控制这些更基本的冲动和更灵活地追求长期目标所必需的。

反射系统的作用取决于两组神经系统的完整性：“酷”和“热”执行功能系统[28]，虽然在正常运作的大脑中，很难将“酷”与“热”功能分开，每当发生这种分离时，最终结果就是与腹内侧前额叶皮层损伤或精神病/反社会相关的行为。行为[29]。 “酷”执行功能是由侧外侧和背外侧前纹状体和额顶网络介导的[30并且指的是基本的工作记忆操作，例如维护和更新相关信息（'更新'），抑制优效冲动（'抑制'）和心理设置转移（'转移'）[31]。 “热”执行功能由旁边缘轨道内侧和腹内侧前缘结构介导，涉及从记忆，知识和认知中触发躯体状态，从而激活许多相互冲突的情感/情感（体细胞）反应; 最终结果是出现了整体正面或负面信号[32]。 因此，充分的决策反映了认知（即“酷”执行功能）和情感（即“热门”执行功能）系统的整合，以及更好地权衡短期收益与长期损失或可能结果的能力。一个动作[33].

“反射性”前额叶皮质功能受损可导致反应抑制受损和成瘾异常突出归因，这解释了为什么吸毒和服用成为非药物活动的主要动机[1]。 通过不同方式妥协自我监管[34]，'酷'执行功能缺陷影响毒品和赌博上瘾者[35被认为通过妥协戒除可卡因来加速成瘾的过程[36]，赌博[37]，尼古丁[38]，酒精[39]，并加剧赌博问题[•40]，并通过增加治疗的消耗[41]。 “热”执行过程对成瘾的影响最初已在临床研究中得到证实，其中患者群体在额叶区域受损，以及描绘这些功能的可能神经基础的成像研究[32,42]。 在损伤前额叶皮层的腹内侧区域之后，以前适应良好的个体变得无法观察社会习俗并且有利于个人事务的决定[43]。 这些缺陷的性质揭示了vmPFC区域作为（a）基于高阶关联皮质中的记忆记录的某类事件与（b）产生情绪反应的效应结构之间的联系[42]。 影响情绪和/或记忆的系统受损会影响做出有利决策的能力[43]。 爱荷华州赌博任务（IGT）[44最初开发用于研究神经病患者在现实生活中的决策缺陷的研究已被证明可以利用受情感和情绪影响的决策方面[]42]。 与无问题对照组相比，IGT检测到各种成瘾者的决策表现下降[45]。 例如，在一些青少年中，IGT证明的糟糕决策可能早于酒精使用问题的发生[46].

强化动机和削弱行为控制的神经系统：Insula

岛状皮质最近已成为一种关键神经结构，在形成内感觉表现中发挥关键作用，这对于主观情绪感受至关重要[5,6,47]。 此外，最近有人认为，岛状皮质可能通过将内感觉信号转化为一种主观上经历的欲望，期待或冲动的感觉来促成成瘾的发作和维持[6,48••]。 影像研究证明岛屿内的活动与受试者的评级或对卷烟，可卡因，酒精和海洛因的冲动有关[5,6,48••]。 损害岛屿的中风往往会消除以前吸烟成瘾者的吸烟欲望[49]。 在这项研究中，患有脑岛损伤的吸烟者比不涉及脑岛的吸烟者发生“吸烟成瘾中断”的可能性高100倍以上，其特点是能够轻松，立即戒烟且不会复发，并且没有坚持吸烟的念头[49]。 这些结果支持了岛屿参与维持成瘾的机制之一的新概念化（见 图1).

图1 

一个示意神经模型，说明了成瘾中三个关键神经系统的拟议功能作用：（1）杏仁核 - 纹状体神经系统，我们称之为“冲动系统”，激发了传统的奖励系统 ...

岛状皮质（并且很可能是前岛叶）对内感觉信号（由于体内平衡失调，剥夺状态，压力，睡眠剥夺等）作出反应。 除了将这些内部感知信号转化为可能在主观上经历的“冲动”或“渴望”感觉之外，我们假设岛屿皮质活动增加吸烟（或吸毒或赌博）的动力和动力（a）通过宣传或加剧习惯/冲动系统的活动; （b）颠覆PFC的机制，以制定关注，推理，规划和决策过程，这些是制定寻求和采购卷烟或药品的行动计划所必需的[•50]。 换句话说，这些内部感知表示能够“劫持”通过禁用（或“劫持”）前额（控制/反射）系统的活动来施加抑制性控制以抵抗吸烟或使用药物的诱惑所必需的认知资源。 尽管仍然需要经验证据来支持这一假设，但仍有许多支持这一观点的结构和功能性脑成像研究。 首先，前岛叶与杏仁核，腹侧纹状体和眼眶 - 额叶皮层有双向连接，并且有人认为与某些心理状态（例如焦虑和压力）相关的稳态失衡会发出内部信号。由岛叶接收，反过来对其他神经系统施加影响[51]。 其次，一些研究表明，药物提示通过失去大脑区域来破坏自上而下的控制，大脑区域是额叶 - 顶叶和扣带 - 鳃神经网络的组成部分[•52]，这也是我们所描述的反射系统的一部分。 此外，药物线索引起参与激励显着性归因的区域（后中间眶额叶皮质和腹侧纹状体的后部区域，这是我们所描述的脉冲系统的一部分）中的大脑激活增加，并且在两者之间的区域中失活。前额皮质和前躯涉及作出某种决定的动机（这是我们所谓的反射系统的一部分）[53]。 然而，仍然不清楚这种激活是否也与渴望或使用药物的冲动相关，并通过脑岛介导[54]。 最后，类似于经历慢性压力的个体[55]，反复的渴望事件也导致皮质纹状体回路的结构重组（例如，关联性皮质纹状体回路的萎缩和通过感觉运动纹状体的电路肥大），这可能使决策主要由习惯策略驱动。 所有这些发现为我们提出的关于岛叶与脉冲和反射神经系统相互作用的机制提供了初步支持。 尽管如此，仍然需要更多的实证研究，这项研究应该为理解上瘾者的不良决策提供一个有希望的新途径。

近期理论报道[26••,56]提高内感觉系统的功能障碍也可能妨碍自我意识，这可能采取未能识别疾病（即缺乏洞察力）的形式。 事实上，人们认为需要治疗只涉及少数患有成瘾的人[57]，这可能反映认知过程中的功能障碍和自我意识潜在的神经回路[56]。 低估成瘾严重程度可能会驱使这些人过度使用药物，而使用控制权则会极度放松管制。 可以通过对元认知能力的评估来估计洞察能力受损，这是指我们区分正确与不正确表现的能力。 在可卡因使用者身上发现了自我认知与成瘾的实际行为之间的分离[26••,58]，有酒精的人[59]，尼古丁依赖[60]，依赖甲基苯丙胺的受试者[61]和年轻的大麻滥用者[62]，以及病态赌徒[•63]，它被发现对保持戒烟的能力有影响，例如，酒精[64]。 在“对象”级别和“元”级别之间，上瘾的人发现这种异常的分离程度，这增加了元认知不良导致行动不力和决策监控和调整的可能性[65]。 然而，还有许多工作要做，以确定前额和背侧前额叶皮层神经系统如何与内感觉信号相互作用，以促进准确的判断表现，并进一步加强对决策，记忆的认知控制，以及一个人的代理感。健康参与者[66]和成瘾者[26••]。 在解剖学上，岛叶是接收内部感受信号的主要部位，但是岛叶与前额叶皮层的广泛区域相连，因此这种内部 - 前 - 前相互作用可能由岛叶介导[26••,67].

结论和未来方向

发现岛叶在特定吸烟成瘾中的重要作用并没有破坏迄今为止产生的关于成瘾的神经回路的其他成分的作用的开创性工作，以及一般的冲动控制障碍，特别是中脑边缘多巴胺系统（激励）习惯系统）和前额皮质（执行控制系统）。 解决岛叶的作用只能补充这项先前的工作，并推进我们的努力，寻找治疗几种冲动控制障碍的新型治疗方法，包括打破成瘾周期。 最明显的是，治疗调节脑岛的功能，可以更容易克服一个人的成瘾和其他冲动控制问题[48••,68]。 这可以通过设计针对岛叶内受体的新药物疗法，深部脑刺激等侵入性技术，或重复经颅磁刺激等非侵入性技术来实现[69,•70]。 另一个兼容的选择是通过实施旨在提高身体意识的疗法，例如生物反馈训练或以身体为中心的冥想[48••]。 这对于那些身体反应性很差或对这种信号的认知能力差的上瘾者来说可能特别有效[洞察力差] [56并且依靠非情感来源来运行决策过程[48••]，可能是因为功能失调的神经机制，包括岛叶和内侧前额叶皮质[71]。 专注于对情绪输入的充分解释的认知重新评估技术可能对那些低信号和低感知依赖于理想身体状态的有益表现的成瘾者有益，这一过程假设通过脑岛/纹状体/杏仁核网络进行操作[68].

 

亮点

  • –
    受损的决策是成瘾行为的一个特征。
  • –
    多个神经系统驱动成瘾行为。
  • –
    纹状体，前额叶皮层和岛叶是关键的神经基质。
  • –
    成瘾行为反映了这些关键神经系统内活动的不平衡。
  • –
    Insula可能是干预治疗成瘾的关键解剖目标。

承认

支持本文所述概念框架的主要研究得到了国家药物滥用研究所（R01 DA023051），国家神经疾病和中风研究所（P50 NS19632）以及国家癌症研究所（美国国家癌症研究所）的Antoine Bechara的资助。 R01CA152062）。 XavierNoël博士是比利时科学基金（FRS / FNRS）的研究助理。 Damien Brevers是比利时科学基金（FRS / FNRS）的研究员。

脚注

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