Нови доказателства за критичен период на невропластичност във фронталния лоб по време на юношеството

Нови доказателства за критичен период на невропластичност във фронталния лоб по време на юношеството

В статия, публикувана в Progress in Neurobiology, невролози от Медицинския факултет на Университета в Питсбърг описаха убедителни нови доказателства за критичен период на невропластичност в областта на фронталния мозък по време на юношеството, време, когато се появяват сериозни психични заболявания като депресия и шизофрения и пикове в поведението на поемане на риск.

Използвайки повече от два пъти по-висока разделителна способност от типично сканиране с магнитен резонанс, изследователите откриха свързани с възрастта промени в относителния баланс на инхибиторните и възбуждащите невротрансмитери в префронталния кортекс – област от мозъка, отговорна за познавателната способност, вземането на решения, краткосрочната памет и модерирането на социалното поведение. Проучването разширява разбирането на учените за критичната невропластичност в ранна детска възраст, като предоставя първите доказателства за пластичност във фронталния кортекс в юношеството.

Префронталната кора обикновено се описва като „лидерът на мозъка“. Вместо да свири на определен инструмент, той координира множество инструменти и области на мозъка, за да определи сложни функции като възприятие или контрол на емоциите.

Беатрис Луна, д-р, старши автор, професор по психиатрия в Пит

„Тази статия предоставя биологични доказателства за това, което всички сме подозирали относно поведението на подрастващите“, добави Луна. „Юношеството е времето, когато познанието се специализира в подкрепа на прехода към зряла възраст и определяне на траекториите на развитие на мозъка през целия живот, които могат да бъдат дерайлирани, например при психични заболявания.“

Юношеството е уникална част от развитието, която е обърквала както изследователи, така и родители от поколения. Този период на растеж и развитие, характеризиращ се с повишено търсене на усещания, адаптивен за придобиване на нови преживявания, необходими за специализация на мозъка в зряла възраст, започва с началото на пубертета и обикновено се изравнява, когато лицето достигне 18-годишна възраст или малко повече.

Пластичността на мозъка в критичния период се задейства от по-голяма възбудителна функция в сравнение с инхибиторната функция, което сигнализира, че невронните системи трябва да се реорганизират, за да възвърнат баланса.

Като част от изследването учените изследвали нивата на два мозъчни химикала - глутамат и гама-аминомаслена киселина, или GABA - във фронталния кортекс. Глутаматът и GABA са изобилни в мозъка. Невроните използват глутамат, за да изпращат сигнали за активиране или възбуждане през своите кълнове, докато GABA се използва, за да ги потиска и да инхибира мозъчната активация. Този баланс между възбуждане и инхибиране е от решаващо значение за мозъка и това, което развитието на мозъка цели да постигне.

За разлика от предишни проучвания, които използваха по-малко чувствителни техники за изобразяване на мозъка и изследваха само нивата на глутамат или GABA, изследването на Луна и нейната група изследва баланса между тези два невротрансмитера чрез измерване на техните нива с по-висока степен на прецизност.

Използвайки изображения на мозъка с висока разделителна способност на живо при 144 юноши и възрастни участници, изследователите установиха, че балансът между възбуждащия глутамат и инхибиторния GABA се увеличава в зряла възраст. Това увеличение се дължи главно на значително намаляване на нивата на глутамат, които се доближават до нивата на GABA с нарастване на възрастта.

Заедно резултатите осветяват пластичността на критичния период във фронталния кортекс на мозъка и подчертават, че по време на юношеството динамичното оформяне на мозъчната област, която поддържа познанието и когнитивния контрол, има важни последици за това как разбираме биологичните механизми на повишено търсене на усещане и други адаптивни поведения, които поддържат мозъчните пътища на възрастни. Разширяването на разбирането за химичните промени в мозъка и определянето на нормативните биологични механизми на мозъчната пластичност е от ключово значение за разработването на терапии, насочени към психичните разстройства.

„Важно е да се изследват фундаменталните промени в мозъка, които движат прехода от юношество към зряла възраст“, ​​каза водещият автор Мария Перика, изследовател стажант по клинична психология в Пит. „Непълното познаване на нормативното развитие на мозъка ограничава нашето разбиране за това какво движи някои от промените, които виждаме клинично.“

Допълнителни автори на това изследване включват Finnegan Calabro, Ph.D., Bart Larsen, Ph.D., Will Foran, Ph.D., Виктор Юшманов, Ph.D., и Chan-Hong Moon, Ph.D., всички от Pitt; Hoby Hetherington, Ph.D., от Университета на Мисури; и Брендън Терво-Клеменс, д-р от Масачузетската обща болница и Харвардското медицинско училище.

Това изследване беше подкрепено от Националния институт по здравеопазване (грант MH067924) и фондация Staunton Farm.

източник:

Университет на Питсбърг

Справка:

Perica, MI, et al. (2022) Развитието на челен GABA и глутамат поддържа баланса на възбуждане/инхибиране от юношеството до зряла възраст. Напредък в невробиологията. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102370.

.