Novi dokazi za kritično razdoblje neuroplastičnosti u frontalnom režnju tijekom adolescencije

Novi dokazi za kritično razdoblje neuroplastičnosti u frontalnom režnju tijekom adolescencije

U radu objavljenom u časopisu Progress in Neurobiology, neuroznanstvenici s Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Pittsburghu opisali su uvjerljive nove dokaze za kritično razdoblje neuroplastičnosti u frontalnoj regiji mozga tijekom adolescencije, vrijeme kada se javljaju ozbiljne mentalne bolesti poput depresije i shizofrenije, i kada dolazi do vrhunca rizičnog ponašanja.

Koristeći dvostruko veću rezoluciju od tipične magnetske rezonancije, istraživači su otkrili promjene vezane uz dob u relativnoj ravnoteži inhibitornih i ekscitatornih neurotransmitera u prefrontalnom korteksu – području mozga odgovornom za kogniciju, donošenje odluka, kratkoročno pamćenje i moderiranje društvenog ponašanja. Studija proširuje znanstveničko razumijevanje kritične neuroplastičnosti u djetinjstvu dajući prve dokaze o plastičnosti u frontalnom korteksu u adolescenciji.

Prefrontalni korteks obično se opisuje kao "vođa mozga". Umjesto sviranja određenog instrumenta, koordinira više instrumenata i regija mozga kako bi odredio složene funkcije kao što su percepcija ili kontrola emocija.”

Beatriz Luna, Ph.D., viša autorica, profesorica psihijatrije na Pittu

“Ovaj rad pruža biološke dokaze za ono što smo svi sumnjali o ponašanju adolescenata”, dodala je Luna. "Adolescencija je vrijeme kada se kognicija specijalizirala za podržavanje prijelaza u odraslu dob i određivanje cjeloživotnih razvojnih putanja mozga koje se mogu izbaciti iz tračnica, na primjer, u slučaju mentalne bolesti."

Adolescencija je jedinstveni dio razvoja koji je generacijama zbunjivao istraživače i roditelje. Ovo razdoblje rasta i razvoja, koje karakterizira pojačano traženje osjeta, prilagođavanje za stjecanje novih iskustava potrebnih za specijalizaciju mozga u odrasloj dobi, počinje s početkom puberteta i općenito se smanjuje kada osoba navrši 18 godina ili malo više.

Plastičnost mozga u kritičnom razdoblju potaknuta je većom ekscitacijskom funkcijom u odnosu na inhibitornu funkciju, signalizirajući da se neuronski sustavi moraju reorganizirati kako bi ponovno uspostavili ravnotežu.

Kao dio studije, znanstvenici su ispitivali razine dviju moždanih kemikalija - glutamata i gama-aminomaslačne kiseline ili GABA - u frontalnom korteksu. Glutamat i GABA su obilni u mozgu. Neuroni koriste glutamat za slanje signala aktivacije ili ekscitacije preko svojih izdanaka, dok se GABA koristi da ih priguši i spriječi aktivaciju mozga. Ova ravnoteža između ekscitacije i inhibicije ključna je za mozak i ono što razvoj mozga želi postići.

Za razliku od prethodnih studija koje su koristile manje osjetljive tehnike snimanja mozga i ispitivale samo razine glutamata ili GABA-e, studija Lune i njezine grupe ispituje ravnotežu između ova dva neurotransmitera mjereći njihove razine s višim stupnjem preciznosti.

Koristeći živu sliku mozga visoke rezolucije kod 144 adolescenata i odraslih sudionika, istraživači su otkrili da se ravnoteža između ekscitatornog glutamata i inhibitorne GABA povećala u odrasloj dobi. Ovo povećanje uglavnom je bilo posljedica značajnog smanjenja razine glutamata, koja se s godinama približila razinama GABA.

Zajedno, rezultati osvjetljavaju plastičnost kritičnog razdoblja u frontalnom korteksu mozga i naglašavaju da tijekom adolescencije dinamičko oblikovanje područja mozga koje podržava kogniciju i kognitivnu kontrolu ima važne implikacije na to kako razumijemo biološke mehanizme povećane potrage za osjetom i drugih adaptivnih ponašanja koja podupiru moždane putove odraslih. Proširenje razumijevanja kemijskih promjena u mozgu i definiranje normativnih bioloških mehanizama plastičnosti mozga ključno je za razvoj terapija usmjerenih na mentalne poremećaje.

"Važno je ispitati temeljne promjene u mozgu koje pokreću prijelaz iz adolescencije u odraslu dob", rekla je glavna autorica Maria Perica, istraživačica pripravnica kliničke psihologije na Pittu. "Nepotpuno znanje o normativnom razvoju mozga ograničava naše razumijevanje onoga što pokreće neke od promjena koje vidimo klinički."

Dodatni autori ove studije uključuju Finnegan Calabro, Ph.D., Bart Larsen, Ph.D., Will Foran, Ph.D., Victor Yushmanov, Ph.D., i Chan-Hong Moon, Ph.D., svi iz Pitta; Hoby Hetherington, Ph.D., sa Sveučilišta Missouri; i Brenden Tervo-Clemmens, Ph.D., iz Massachusetts General Hospital i Harvard Medical School.

Ovo istraživanje podržali su Nacionalni instituti za zdravlje (grant MH067924) i Staunton Farm Foundation.

Izvor:

Sveučilište u Pittsburghu

Referenca:

Perica, MI i sur. (2022) Razvoj frontalne GABA i glutamata podržava ravnotežu ekscitacije/inhibicije od adolescencije do odrasle dobi. Napredak neurobiologije. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102370.

.