青春期额叶神经可塑性关键期的新证据

青春期额叶神经可塑性关键期的新证据

在《神经生物学进展》杂志上发表的一篇论文中，匹兹堡大学医学院的神经科学家描述了令人信服的新证据，证明青春期前额脑区域神经可塑性的关键时期是抑郁症和精神分裂症等严重精神疾病发生的时期，也是冒险行为达到顶峰的时期。

研究人员使用两倍于典型磁共振成像扫描的分辨率，发现前额皮质中抑制性和兴奋性神经递质的相对平衡发生了与年龄相关的变化，前额皮质是大脑中负责认知、决策、短期记忆和调节社会行为的区域。 这项研究提供了青春期额叶皮层可塑性的第一个证据，扩展了科学家对婴儿期关键神经可塑性的理解。

前额叶皮层通常被描述为“大脑的领导者”。 它不是演奏特定的乐器，而是协调多个乐器和大脑区域来确定复杂的功能，例如感知或情绪控制。”

Beatriz Luna，博士，资深作家，皮特大学精神病学教授

“这篇论文为我们对青少年行为的怀疑提供了生物学证据，”卢纳补充道。 “青春期是认知专门支持向成年过渡并确定可能脱轨的终生大脑发育轨迹的时期，例如在精神疾病中。”

青春期是发育的一个独特部分，困扰了几代研究人员和家长。 这个成长和发展时期的特点是增加感觉寻求，适应获得成年期大脑专业化所需的新经验，从青春期开始，通常在人到 18 岁或稍大时趋于平稳。

关键时期的大脑可塑性是由相对于抑制功能更大的兴奋功能触发的，这表明神经元系统必须重组才能恢复平衡。

作为研究的一部分，科学家们检查了额叶皮层中两种大脑化学物质——谷氨酸和γ-氨基丁酸（GABA）的水平。 大脑中谷氨酸和 GABA 含量丰富。 神经元使用谷氨酸通过其芽发送激活或兴奋信号，而 GABA 用于抑制它们并抑制大脑激活。 这种兴奋和抑制之间的平衡对于大脑以及大脑发育的目标至关重要。

与之前使用不太敏感的大脑成像技术并且仅检查谷氨酸或 GABA 水平的研究不同，Luna 和她的团队的研究通过更精确地测量这两种神经递质的水平来检查这两种神经递质之间的平衡。

研究人员对 144 名青少年和成人参与者进行实时高分辨率脑成像，发现兴奋性谷氨酸和抑制性 GABA 之间的平衡在成年后有所增加。 这种增加主要是由于谷氨酸水平显着下降，随着年龄的增长，谷氨酸水平接近 GABA 水平。

总之，这些结果阐明了大脑额叶皮层的关键时期可塑性，并强调在青春期，支持认知和认知控制的大脑区域的动态塑造对于我们如何理解增加感觉寻求和支持成年大脑通路的其他适应性行为的生物机制具有重要意义。 扩大对大脑​​化学变化的理解并定义大脑可塑性的规范生物学机制是开发针对精神障碍的疗法的关键。

该研究的主要作者、皮特大学临床心理学实习生玛丽亚·佩里卡（Maria Perica）表示：“研究大脑中推动从青春期向成年期转变的根本性变化非常重要。” “对大脑正常发育的不完全了解限制了我们对临床上看到的一些变化的驱动因素的理解。”

这项研究的其他作者包括皮特大学的 Finnegan Calabro 博士、Bart Larsen 博士、Will Foran 博士、Victor Yushmanov 博士和 Chan-Hong Moon 博士； Hoby Hetherington 博士，密苏里大学； 和来自马萨诸塞州总医院和哈佛医学院的 Brenden Tervo-Clemmens 博士。

这项研究得到了美国国立卫生研究院（拨款号 MH067924）和斯汤顿农场基金会的支持。

来源：

匹兹堡大学

参考：

佩里卡，密歇根州，等人。 (2022) 额叶 GABA 和谷氨酸的发育支持从青春期到成年的兴奋/抑制平衡。 神经生物学的进展。 doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102370 。

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