Pencitraan Otak Menunjukkan Apa yang Berisiko untuk Remaja Penyalahgunaan Bahan

Satu siri empat eksperimen oleh ahli sains saraf di Pusat Perubatan Universiti Georgetown membantu para penyelidik memanfaatkan apa yang membuat remaja berisiko penggunaan alkohol dan penyalahgunaan sebelum mereka mula minum.

Eksperimen tersebut adalah sebahagian dari Kajian Pembangunan Remaja, sebuah usaha yang dibiayai oleh Institut Kesihatan Nasional (NIH) untuk memahami bagaimana otak remaja "masih dalam pembinaan," seperti yang dikatakan oleh pegawai NIH, dapat menyebabkan tingkah laku berisiko seperti alkohol dan dadah menggunakan.

Kajian ini, sebuah kolaborasi antara penyelidik di Georgetown dan University of Maryland School of Medicine (UMSOM), diarahkan oleh John VanMeter, Ph.D., pengarah Pusat Pengimejan Fungsional dan Molekul, dan profesor neurologi bersekutu di GUMC, dan Diana Fishbein, Ph.D., pengarah Pusat Penyelidikan Translasional mengenai Kesukaran, Pembangunan Neurode, dan Penyalahgunaan Bahan (C-TRANS) di UMSOM.

"Apa yang cuba dilakukan oleh kajian ini adalah mengenal pasti perbezaan otak remaja yang menyalahgunakan alkohol dan ubat lain," kata VanMeter. "Sekiranya kita tahu apa yang berbeza, kita mungkin dapat mengembangkan strategi yang dapat mencegah tingkah laku."

Untuk kajian itu, para penyelidik merekrut 135 remaja lelaki dan remaja lelaki dan remaja, dengan usia rata-rata 12.6 tahun. Semua 135 menjalani MRI struktur dan fungsional untuk menyiasat hubungan antara perkembangan otak dan tingkah laku.

Para penyelidik juga menggunakan soal selidik dan beberapa ujian fungsi neurokognitif. Dua daripada ujian tersebut - Continuous Performance Task (CPT), yang mengukur impulsif, dan Temporal Discounting Task (TD), yang mengukur keutamaan untuk pemberian ganjaran segera dan tidak tertunda - dilakukan semasa remaja diimbas dalam MRI.

Kaji Satu

Kajian pertama meneliti persoalan lama: Adakah kekurangan hubungan dalam Rangkaian Kawalan Eksekutif otak (ECN) penyumbang kepada, atau hasil, penggunaan alkohol remaja?

Untuk kajian ini, Tomas Clarke, pembantu penyelidik, dan Stuart Washington, Ph.D., rakan pasca doktoral di makmal VanMeter, melihat hubungan antara soal selidik Inventori Pemeriksaan Penggunaan Dadah yang diisi oleh 32 orang tua peserta dan hubungan otak peserta dalam ECN, yang merangkumi bidang yang memproses emosi, impulsif, dan kawalan diri.

Menurut penyelidik, soal selidik meramalkan penyalahgunaan alkohol pada masa akan datang. Ia tidak bertanya kepada ibu bapa mengenai penggunaan alkohol atau dadah mereka, tetapi bertanya tentang tingkah laku sosial pada anak-anak mereka, seperti kerengsaan, kemarahan, dan kesedihan.

Berdasarkan soal selidik, Clarke membahagikan peserta kepada dua kumpulan, 16 berisiko tinggi / sederhana untuk penyalahgunaan alkohol dan 16 berisiko rendah. Dia kemudian menggunakan imbasan fMRI untuk melihat kesambungan di ECN. Dia mendapati bahawa hubungan ECN jauh lebih rendah pada kumpulan berisiko tinggi / sederhana berbanding kumpulan berisiko rendah.

"Kami tahu gangguan fungsi di ECN dikaitkan dengan usia awal minum dan kekerapan minum yang lebih tinggi, tetapi tidak jelas apakah disfungsi ini terjadi sebelum minum atau merupakan akibat penggunaan alkohol," kata Clarke.

"Penemuan kami menunjukkan penurunan perkembangan korteks prefrontal sebelum penggunaan alkohol dan mungkin berkaitan dengan gangguan penggunaan alkohol di masa depan."

Kajian Dua

Kajian seterusnya meneliti tahap impulsif berkaitan dengan hubungan antara kontrol eksekutif di korteks prefrontal dan korteks insular, yang terlibat dalam memproses emosi.

Benson Stevens, seorang pelajar siswazah dalam Program Interdisipliner di Neurosains Georgetown, menggunakan Inventori Pemeriksaan Penggunaan Dadah untuk mewujudkan kumpulan berisiko tinggi / sederhana dan berisiko rendah, masing-masing dengan 17 peserta.

Dia kemudian menjalankan ujian CPT sementara para peserta menjalani fMRI. Dia mendapati bahawa, berbanding dengan kumpulan berisiko rendah, peserta dalam kumpulan risiko tinggi / sederhana telah mengurangkan hubungan antara korteks prefrontal dan korteks insular.

"Kurang kesambungan meramalkan tahap impulsif yang lebih tinggi," kata Stevens. "Yang penting, kesan ini diperhatikan sebelum bermulanya penggunaan alkohol. Berkurangnya hubungan antara kawasan otak ini boleh menjadi faktor penting dalam penggunaan alkohol remaja memandangkan kawalan perencatan yang berkurang didapati menjadi faktor gangguan penggunaan alkohol. "

Kajian Tiga

Kajian ketiga menyelidiki hubungan antara pengambilan gula - seperti yang dilaporkan sendiri oleh remaja dalam soal selidik makanan - dan prestasi pada dua ujian, CPT dan TD, yang mengukur impulsif dan kemampuan untuk menunda kepuasan. CPT digunakan semasa peserta diimbas oleh fMRI.

"Kami tahu bahawa, berbanding dengan individu yang sihat, orang dewasa dengan alkoholisme mempunyai pilihan yang lebih kuat untuk rasa manis, lebih impulsif dan kurang dapat menunda kepuasan," jelas Dana Estefan, bekas pembantu penyelidik di makmal VanMeter yang kini menjadi pelajar di Universiti New York.

"Kami ingin mengetahui apakah profil ini sesuai dengan remaja yang dianggap berisiko untuk penggunaan alkohol awal oleh Inventori Pemeriksaan Penggunaan Dadah."

Tugas TD mengesahkan hubungan yang diharapkan - anak-anak dengan jumlah gula tambahan yang tinggi dalam diet mereka lebih suka ganjaran segera berbanding anak-anak dengan kadar gula tambahan yang lebih rendah dalam diet mereka.

Selain itu, tugas CPT mendedahkan bahawa kanak-kanak dengan peningkatan pengambilan gula juga menunjukkan pengaktifan yang lebih besar pada gyrus temporal kanan dan insula kanan, kawasan yang berkaitan dengan impulsif dan kesan emosi, para penyelidik melaporkan. Hipotalamus mereka juga sangat aktif, yang, pada orang dewasa, dikaitkan dengan makan berlebihan, mencari ganjaran dan ketagihan dadah, Estefan menambah.

"Penemuan kami berpotensi bermaksud korelasi positif antara impulsif dan pengambilan gula pada remaja, tetapi lebih banyak kajian perlu dilakukan mengenai hal ini," katanya.

Kajian Empat

Dalam eksperimen terakhir, Valerie Darcey, pakar diet berdaftar dan pelajar siswazah dalam Program Interdisipliner dalam Neurosains, mengkaji hubungan antara pengambilan DHA, asid lemak omega-3 yang penting, dan impulsif. DHA, yang terdapat dalam ikan air sejuk, penting untuk fungsi saraf, jelasnya.

Dia menggunakan soal selidik makanan untuk mengukur, dalam 81 peserta, pengambilan DHA dan asid arakidonik (AA), yang merupakan asid lemak omega-6 yang terdapat dalam minyak sayuran, antara makanan lain. AA bersaing dengan DHA untuk mendapatkan tempat dalam membran sel, jadi semakin banyak AA yang dimakan, semakin sedikit DHA digunakan, jelasnya.

Dia kemudian memberikan ujian CPT kepada remaja sambil mengimbas otak mereka dengan fMRI.

"Penemuan awal saya menunjukkan bahawa walaupun tahap impulsif adalah sama untuk anak-anak dengan tahap DHA tinggi dan rendah dalam diet mereka, otak anak-anak dengan DHA rendah nampaknya lebih aktif - bekerja lebih keras untuk mengimbangi - di wilayah yang terlibat dalam memberi perhatian untuk tugas dan wilayah yang berpartisipasi dalam fungsi eksekutif, "katanya.

"Ini memberitahu kita bahawa otak anak-anak yang makan kurang DHA mungkin tidak berkembang seperti mereka yang makan lebih banyak DHA."

Sumber: Pusat Perubatan Universiti Georgetown