Nový dôkaz pre kritické obdobie neuroplasticity v prednom laloku počas dospievania

Nový dôkaz pre kritické obdobie neuroplasticity v prednom laloku počas dospievania

V článku publikovanom v Progress in Neurobiology neurovedci z University of Pittsburgh School of Medicine opísali presvedčivé nové dôkazy pre kritické obdobie neuroplasticity v oblasti frontálneho mozgu počas dospievania, v čase, keď sa vyskytujú vážne duševné choroby, ako je depresia a schizofrénia, a rizikové správanie vrcholí.

S použitím viac ako dvojnásobného rozlíšenia typického skenovania magnetickou rezonanciou vedci zistili zmeny súvisiace s vekom v relatívnej rovnováhe inhibičných a excitačných neurotransmiterov v prefrontálnom kortexe – oblasti mozgu zodpovednej za kogníciu, rozhodovanie, krátkodobú pamäť a zmierňovanie sociálneho správania. Štúdia rozširuje vedomosti vedcov o kritickej neuroplasticite v detstve tým, že poskytuje prvý dôkaz plasticity vo frontálnom kortexe v dospievaní.

Prefrontálny kortex sa zvyčajne opisuje ako „vodca mozgu“. Namiesto hrania na konkrétny nástroj koordinuje viacero nástrojov a oblastí mozgu, aby určil zložité funkcie, ako je vnímanie alebo kontrola emócií.“

Beatriz Luna, Ph.D., hlavná autorka, profesorka psychiatrie na Pitt

"Tento dokument poskytuje biologický dôkaz toho, čo sme všetci tušili o správaní adolescentov," dodala Luna. "Adolescencia je čas, keď sa kognícia špecializuje na podporu prechodu do dospelosti a určovanie celoživotných vývojových trajektórií mozgu, ktoré sa môžu vykoľajiť, napríklad pri duševných chorobách."

Dospievanie je jedinečnou súčasťou vývoja, ktorá máta vedcov aj rodičov po celé generácie. Toto obdobie rastu a vývoja, charakterizované zvýšeným vyhľadávaním pocitov, prispôsobovaním sa získavaniu nových skúseností potrebných na špecializáciu mozgu v dospelosti, začína nástupom puberty a vo všeobecnosti sa vyrovná, keď osoba dosiahne vek 18 rokov alebo o niečo viac.

Plasticita mozgu v kritickom období je spustená väčšou excitačnou funkciou v porovnaní s inhibičnou funkciou, čo signalizuje, že neurónové systémy sa musia reorganizovať, aby znovu získali rovnováhu.

V rámci štúdie vedci skúmali hladiny dvoch mozgových chemických látok – glutamátu a kyseliny gama-aminomaslovej alebo GABA – vo frontálnom kortexe. Glutamát a GABA sú v mozgu hojne zastúpené. Neuróny používajú glutamát na vysielanie aktivačných alebo excitačných signálov cez ich klíčky, zatiaľ čo GABA sa používa na ich tlmenie a inhibíciu aktivácie mozgu. Táto rovnováha medzi excitáciou a inhibíciou je rozhodujúca pre mozog a to, čo chce vývoj mozgu dosiahnuť.

Na rozdiel od predchádzajúcich štúdií, ktoré používali menej citlivé techniky zobrazovania mozgu a skúmali iba hladiny glutamátu alebo GABA, štúdia Luny a jej skupiny skúma rovnováhu medzi týmito dvoma neurotransmitermi meraním ich hladín s vyšším stupňom presnosti.

Pomocou živého zobrazovania mozgu s vysokým rozlíšením u 144 dospievajúcich a dospelých účastníkov vedci zistili, že rovnováha medzi excitačným glutamátom a inhibičnou GABA sa v dospelosti zvýšila. Tento nárast bol spôsobený najmä výrazným poklesom hladiny glutamátu, ktorý sa s pribúdajúcim vekom približoval hladinám GABA.

Výsledky spoločne osvetľujú plasticitu kritického obdobia v prednom kortexe mozgu a zdôrazňujú, že počas dospievania má dynamické tvarovanie oblasti mozgu, ktorá podporuje kognitívnu a kognitívnu kontrolu, dôležité dôsledky pre to, ako chápeme biologické mechanizmy zvýšeného hľadania vnemov a iného adaptívneho správania, ktoré podporujú dráhy mozgu dospelých. Rozšírenie chápania chemických zmien v mozgu a definovanie normatívnych biologických mechanizmov plasticity mozgu je kľúčom k vývoju terapií zameraných na duševné poruchy.

"Je dôležité preskúmať základné zmeny v mozgu, ktoré riadia prechod z dospievania do dospelosti," povedala vedúca autorka Maria Perica, stážistka v klinickej psychológii v Pitte. "Neúplné znalosti o normatívnom vývoji mozgu obmedzujú naše chápanie toho, čo poháňa niektoré zo zmien, ktoré vidíme klinicky."

Ďalšími autormi tejto štúdie sú Finnegan Calabro, Ph.D., Bart Larsen, Ph.D., Will Foran, Ph.D., Victor Yushmanov, Ph.D., a Chan-Hong Moon, Ph.D., všetci Pitt; Hoby Hetherington, Ph.D., z University of Missouri; a Brenden Tervo-Clemmens, Ph.D., z Massachusetts General Hospital a Harvard Medical School.

Tento výskum podporili National Institutes of Health (Grant MH067924) a Staunton Farm Foundation.

Zdroj:

University of Pittsburgh

Referencia:

Perica, MI a kol. (2022) Vývoj frontálnej GABA a glutamátu podporuje rovnováhu excitácie / inhibície od dospievania až po dospelosť. Pokroky v neurobiológii. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102370.

.