Νέα στοιχεία για μια κρίσιμη περίοδο νευροπλαστικότητας στον μετωπιαίο λοβό κατά την εφηβεία

Νέα στοιχεία για μια κρίσιμη περίοδο νευροπλαστικότητας στον μετωπιαίο λοβό κατά την εφηβεία

Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Progress in Neurobiology, νευροεπιστήμονες της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ περιέγραψαν νέα στοιχεία για μια κρίσιμη περίοδο νευροπλαστικότητας στην μετωπιαία περιοχή του εγκεφάλου κατά την εφηβεία, μια περίοδο που εμφανίζονται σοβαρές ψυχικές ασθένειες όπως η κατάθλιψη και η σχιζοφρένεια και η ριψοκίνδυνη συμπεριφορά κορυφώνεται.

Χρησιμοποιώντας πάνω από τη διπλάσια ανάλυση μιας τυπικής μαγνητικής τομογραφίας, οι ερευνητές βρήκαν αλλαγές σχετιζόμενες με την ηλικία στη σχετική ισορροπία των ανασταλτικών και διεγερτικών νευροδιαβιβαστών στον προμετωπιαίο φλοιό - μια περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για τη γνώση, τη λήψη αποφάσεων, τη βραχυπρόθεσμη μνήμη και τον μετριασμό της κοινωνικής συμπεριφοράς. Η μελέτη διευρύνει την κατανόηση των επιστημόνων για την κρίσιμη νευροπλαστικότητα στη βρεφική ηλικία παρέχοντας τις πρώτες ενδείξεις πλαστικότητας στον μετωπιαίο φλοιό στην εφηβεία.

Ο προμετωπιαίος φλοιός περιγράφεται χαρακτηριστικά ως ο «ηγέτης του εγκεφάλου». Αντί να παίζει ένα συγκεκριμένο όργανο, συντονίζει πολλαπλά όργανα και περιοχές του εγκεφάλου για να καθορίσει περίπλοκες λειτουργίες όπως η αντίληψη ή ο έλεγχος των συναισθημάτων».

Beatriz Luna, Ph.D., ανώτερη συγγραφέας, καθηγήτρια ψυχιατρικής στο Pitt

«Αυτό το έγγραφο παρέχει βιολογικές αποδείξεις για αυτό που όλοι έχουμε υποπτευθεί για τη συμπεριφορά των εφήβων», πρόσθεσε η Λούνα. «Η εφηβεία είναι η εποχή που η γνωστική ικανότητα εξειδικεύεται στην υποστήριξη της μετάβασης στην ενηλικίωση και στον καθορισμό των δια βίου αναπτυξιακών τροχιών του εγκεφάλου που μπορούν να εκτροχιαστούν, για παράδειγμα, σε ψυχικές ασθένειες».

Η εφηβεία είναι ένα μοναδικό μέρος της ανάπτυξης που έχει μπερδέψει ερευνητές και γονείς για γενιές. Αυτή η περίοδος ανάπτυξης και ανάπτυξης, που χαρακτηρίζεται από αυξημένη αναζήτηση αίσθησης, προσαρμοστική στην απόκτηση νέων εμπειριών απαραίτητων για την εξειδίκευση του εγκεφάλου στην ενήλικη ζωή, ξεκινά με την έναρξη της εφηβείας και γενικά μειώνεται όταν το άτομο φτάσει τα 18 έτη ή λίγο μεγαλύτερο.

Η πλαστικότητα του εγκεφάλου στην κρίσιμη περίοδο πυροδοτείται από μεγαλύτερη διεγερτική λειτουργία σε σχέση με την ανασταλτική λειτουργία, σηματοδοτώντας ότι τα νευρωνικά συστήματα πρέπει να αναδιοργανωθούν για να ανακτήσουν την ισορροπία.

Ως μέρος της μελέτης, οι επιστήμονες εξέτασαν τα επίπεδα δύο χημικών ουσιών του εγκεφάλου - του γλουταμινικού και του γ-αμινοβουτυρικού οξέος ή GABA - στον μετωπιαίο φλοιό. Το γλουταμινικό και το GABA είναι και τα δύο άφθονα στον εγκέφαλο. Οι νευρώνες χρησιμοποιούν το γλουταμικό για να στείλουν σήματα ενεργοποίησης ή διέγερσης στους βλαστούς τους, ενώ το GABA χρησιμοποιείται για να τα αμβλύνει και να αναστέλλει την ενεργοποίηση του εγκεφάλου. Αυτή η ισορροπία μεταξύ διέγερσης και αναστολής είναι ζωτικής σημασίας για τον εγκέφαλο και για το τι στοχεύει να επιτύχει η ανάπτυξη του εγκεφάλου.

Σε αντίθεση με προηγούμενες μελέτες που χρησιμοποιούσαν λιγότερο ευαίσθητες τεχνικές απεικόνισης του εγκεφάλου και εξέταζαν μόνο τα επίπεδα είτε του γλουταμινικού είτε του GABA, η μελέτη της Luna και της ομάδας της εξετάζει την ισορροπία μεταξύ αυτών των δύο νευροδιαβιβαστών μετρώντας τα επίπεδά τους με υψηλότερο βαθμό ακρίβειας.

Χρησιμοποιώντας ζωντανή απεικόνιση εγκεφάλου υψηλής ανάλυσης σε 144 έφηβους και ενήλικες συμμετέχοντες, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η ισορροπία μεταξύ διεγερτικού γλουταμικού και ανασταλτικού GABA αυξήθηκε στην ενήλικη ζωή. Αυτή η αύξηση οφειλόταν κυρίως στη σημαντική μείωση των επιπέδων γλουταμικού, τα οποία πλησίαζαν τα επίπεδα GABA με την αύξηση της ηλικίας.

Μαζί, τα αποτελέσματα φωτίζουν την πλαστικότητα της κρίσιμης περιόδου στον μετωπιαίο φλοιό του εγκεφάλου και υπογραμμίζουν ότι κατά την εφηβεία, η δυναμική διαμόρφωση της περιοχής του εγκεφάλου που υποστηρίζει τη γνώση και τον γνωστικό έλεγχο έχει σημαντικές συνέπειες για το πώς κατανοούμε τους βιολογικούς μηχανισμούς της αυξημένης αναζήτησης αίσθησης και άλλες προσαρμοστικές συμπεριφορές που διαμορφώνουν τις εγκεφαλικές οδούς των ενηλίκων υποστήριξης. Η διεύρυνση της κατανόησης των χημικών αλλαγών στον εγκέφαλο και ο καθορισμός κανονιστικών βιολογικών μηχανισμών πλαστικότητας του εγκεφάλου είναι το κλειδί για την ανάπτυξη θεραπειών που στοχεύουν σε ψυχικές διαταραχές.

«Είναι σημαντικό να εξεταστούν οι θεμελιώδεις αλλαγές στον εγκέφαλο που οδηγούν τη μετάβαση από την εφηβεία στην ενήλικη ζωή», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Maria Perica, ασκούμενη στην κλινική ψυχολογία στο Pitt. «Η ελλιπής γνώση της κανονιστικής ανάπτυξης του εγκεφάλου περιορίζει την κατανόησή μας για το τι οδηγεί ορισμένες από τις αλλαγές που βλέπουμε κλινικά».

Πρόσθετοι συγγραφείς αυτής της μελέτης περιλαμβάνουν τους Finnegan Calabro, Ph.D., Bart Larsen, Ph.D., Will Foran, Ph.D., Victor Yushmanov, Ph.D., και Chan-Hong Moon, Ph.D., όλοι από τον Pitt. Hoby Hetherington, Ph.D., του Πανεπιστημίου του Μιζούρι. και Brenden Tervo-Clemmens, Ph.D., από το Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης και την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ.

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (Grant MH067924) και το Staunton Farm Foundation.

Πηγή:

Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ

Αναφορά:

Perica, ΜΙ, et αϊ. (2022) Η ανάπτυξη μετωπιαίου GABA και γλουταμικού υποστηρίζει την ισορροπία διέγερσης/αναστολής από την εφηβεία έως την ενηλικίωση. Προόδους στη νευροβιολογία. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102370.

.