Noi dovezi pentru o perioadă critică de neuroplasticitate în lobul frontal în timpul adolescenței

Noi dovezi pentru o perioadă critică de neuroplasticitate în lobul frontal în timpul adolescenței

Într-o lucrare publicată în Progress in Neurobiology, oamenii de știință de la Universitatea de Medicină din Pittsburgh au descris noi dovezi convingătoare pentru o perioadă critică de neuroplasticitate în regiunea frontală a creierului în timpul adolescenței, o perioadă în care apar boli mintale grave, cum ar fi depresia și schizofrenia, iar comportamentul de asumare a riscurilor atinge vârfuri.

Folosind de peste două ori rezoluția unei scanări prin rezonanță magnetică tipică, cercetătorii au descoperit modificări legate de vârstă în echilibrul relativ al neurotransmițătorilor inhibitori și excitatori în cortexul prefrontal - o zonă a creierului responsabilă de cunoaștere, luare a deciziilor, memoria pe termen scurt și moderarea comportamentului social. Studiul extinde înțelegerea oamenilor de știință asupra neuroplasticității critice în copilărie, oferind primele dovezi de plasticitate în cortexul frontal în adolescență.

Cortexul prefrontal este de obicei descris ca „liderul creierului”. În loc să cânte la un instrument specific, coordonează mai multe instrumente și regiuni ale creierului pentru a determina funcții complexe, cum ar fi percepția sau controlul emoțiilor.”

Beatriz Luna, Ph.D., autor principal, profesor de psihiatrie la Pitt

„Această lucrare oferă dovezi biologice pentru ceea ce am bănuit cu toții despre comportamentul adolescenților”, a adăugat Luna. „Adolescența este momentul în care cogniția se specializează în sprijinirea tranziției la vârsta adultă și în determinarea traiectoriilor de dezvoltare a creierului pe tot parcursul vieții care pot fi deraiate, de exemplu, în cazul bolilor mintale.”

Adolescența este o parte unică a dezvoltării care i-a derutat pe cercetători și pe părinți deopotrivă de generații. Această perioadă de creștere și dezvoltare, caracterizată prin căutarea crescută a senzațiilor, adaptativă pentru a dobândi noi experiențe necesare specializării creierului la vârsta adultă, începe cu debutul pubertății și, în general, se stabilește când persoana împlinește vârsta de 18 ani sau puțin mai mult.

Plasticitatea creierului în perioada critică este declanșată de o funcție excitatoare mai mare în raport cu funcția inhibitorie, semnalând că sistemele neuronale trebuie să se reorganizeze pentru a-și recăpăta echilibrul.

Ca parte a studiului, oamenii de știință au examinat nivelurile a două substanțe chimice ale creierului - glutamat și acid gamma-aminobutiric, sau GABA - în cortexul frontal. Glutamatul și GABA sunt ambele abundente în creier. Neuronii folosesc glutamatul pentru a trimite semnale de activare sau de excitare prin germenii lor, în timp ce GABA este folosit pentru a le atenua și a inhiba activarea creierului. Acest echilibru între excitație și inhibiție este crucial pentru creier și pentru ceea ce dezvoltarea creierului își propune să obțină.

Spre deosebire de studiile anterioare care au folosit tehnici de imagistică a creierului mai puțin sensibile și au examinat doar nivelurile fie de glutamat, fie de GABA, Luna și studiul grupului ei examinează echilibrul dintre acești doi neurotransmițători prin măsurarea nivelurilor lor cu un grad mai mare de precizie.

Folosind imagini ale creierului live, de înaltă rezoluție, la 144 de participanți adolescenți și adulți, cercetătorii au descoperit că echilibrul dintre glutamatul excitator și GABA inhibitor a crescut la vârsta adultă. Această creștere s-a datorat în principal unei scăderi semnificative a nivelului de glutamat, care s-a apropiat de nivelul GABA odată cu creșterea în vârstă.

Împreună, rezultatele luminează plasticitatea perioadei critice în cortexul frontal al creierului și subliniază că în timpul adolescenței, modelarea dinamică a regiunii creierului care susține cogniția și controlul cognitiv are implicații importante pentru modul în care înțelegem mecanismele biologice ale căutării crescute a senzațiilor și alte comportamente adaptative care susțin căile creierului adult. Extinderea înțelegerii modificărilor chimice din creier și definirea mecanismelor biologice normative ale plasticității creierului este cheia dezvoltării de terapii care vizează tulburările mintale.

„Este important să examinăm schimbările fundamentale ale creierului care conduc la tranziția de la adolescență la vârsta adultă”, a spus autorul principal Maria Perica, stagiar de cercetare în psihologie clinică la Pitt. „Cunoașterea incompletă a dezvoltării normative a creierului ne limitează înțelegerea a ceea ce determină unele dintre schimbările pe care le vedem clinic.”

Autorii suplimentari ai acestui studiu includ Finnegan Calabro, Ph.D., Bart Larsen, Ph.D., Will Foran, Ph.D., Victor Yushmanov, Ph.D. și Chan-Hong Moon, Ph.D., toate din Pitt; Hoby Hetherington, Ph.D., de la Universitatea din Missouri; si Brenden Tervo-Clemmens, Ph.D., de la Massachusetts General Hospital si Harvard Medical School.

Această cercetare a fost susținută de National Institutes of Health (Grant MH067924) și Staunton Farm Foundation.

Sursă:

Universitatea din Pittsburgh

Referinţă:

Perica, MI, et al. (2022) Dezvoltarea GABA frontală și a glutamatului susține echilibrul excitație/inhibație de la adolescență până la vârsta adultă. Progrese în neurobiologie. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102370.

.