Brain Imaging zeigt, was Jugendliche einem Risiko für Drogenmissbrauch aussetzt

Eine Reihe von vier Experimenten von Neurowissenschaftlern am Georgetown University Medical Center hilft Forschern dabei, herauszufinden, was Jugendliche bereits vor dem Trinken dem Risiko von Alkoholkonsum und -missbrauch aussetzt.

Die Experimente sind Teil der Adolescent Development Study, einer von den National Institutes of Health (NIH) finanzierten Studie, um zu verstehen, wie ein „noch im Aufbau befindliches jugendliches Gehirn“, wie NIH-Beamte es ausdrücken, zu riskanten Verhaltensweisen wie Alkohol und Drogen führen kann verwenden.

Die Studie, eine Zusammenarbeit zwischen Forschern in Georgetown und der University of Maryland School of Medicine (UMSOM), wird von John VanMeter, Ph.D., Direktor des Zentrums für funktionelle und molekulare Bildgebung und außerordentlicher Professor für Neurologie am GUMC, geleitet. und Diana Fishbein, Ph.D., Direktorin des Zentrums für translationale Forschung zu Widrigkeiten, Neuroentwicklung und Drogenmissbrauch (C-TRANS) an der UMSOM.

"Mit dieser Studie wird versucht, die Unterschiede im Gehirn von Jugendlichen zu identifizieren, die weiterhin Alkohol und andere Drogen missbrauchen", sagte VanMeter. "Wenn wir wissen, was anders ist, können wir möglicherweise Strategien entwickeln, die das Verhalten verhindern können."

Für die Studien rekrutierten die Forscher 135 jugendliche und jugendliche Jungen und Mädchen mit einem Durchschnittsalter von 12,6 Jahren. Alle 135 wurden strukturellen und funktionellen MRTs unterzogen, um den Zusammenhang zwischen Gehirnentwicklung und Verhalten zu untersuchen.

Die Forscher verwendeten auch Fragebögen und verschiedene Tests der neurokognitiven Funktion. Zwei dieser Tests - die Continuous Performance Task (CPT), mit der die Impulsivität gemessen wird, und die Temporal Discounting Task (TD), mit der die Präferenz für eine sofortige statt einer verzögerten Belohnung quantifiziert wird - wurden durchgeführt, während die Jugendlichen im MRT gescannt wurden.

Studie Eins

Die erste Studie untersucht eine langjährige Frage: Trägt mangelnde Konnektivität im Executive Control Network (ECN) des Gehirns zum Alkoholkonsum von Teenagern bei oder ist dies das Ergebnis davon?

Für diese Studie untersuchten Tomas Clarke, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter, und Stuart Washington, Ph.D., ein Postdoktorand in VanMeters Labor, den Zusammenhang zwischen dem Fragebogen zum Drug Use Screening Inventory, der von den Eltern der 32 Teilnehmer ausgefüllt wurde, und der Konnektivität des Gehirns das ECN, das die Bereiche umfasst, die Emotionen, Impulsivität und Selbstkontrolle verarbeiten.

Laut den Forschern sagt der Fragebogen einen zukünftigen Alkoholmissbrauch voraus. Es werden Eltern nicht nach ihrem Alkohol- oder Drogenkonsum gefragt, sondern nach sozialen Verhaltensweisen ihrer Kinder wie Reizbarkeit, Wut und Traurigkeit.

Basierend auf dem Fragebogen teilte Clarke die Teilnehmer in zwei Gruppen ein, 16 mit hohem / mittlerem Risiko für Alkoholmissbrauch und 16 mit niedrigem Risiko. Anschließend verwendete er fMRI-Scans, um die Konnektivität im ECN zu untersuchen. Er entdeckte, dass die ECN-Konnektivität in den Gruppen mit hohem / mittlerem Risiko im Vergleich zur Gruppe mit niedrigem Risiko signifikant niedriger war.

"Wir wissen, dass eine Funktionsstörung im ECN mit einem früheren Alter des Beginns des Trinkens und einer höheren Häufigkeit des Trinkens zusammenhängt, aber es war unklar, ob diese Funktionsstörung vor dem Trinken auftrat oder eine Folge des Alkoholkonsums war", sagte Clarke.

"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine verringerte präfrontale Kortexentwicklung vor dem Alkoholkonsum liegt und möglicherweise mit zukünftigen Alkoholkonsumstörungen zusammenhängt."

Studie zwei

Die nächste Studie untersuchte das Ausmaß der Impulsivität in Bezug auf den Zusammenhang zwischen der exekutiven Kontrolle im präfrontalen Kortex und dem Inselkortex, der an der Verarbeitung von Emotionen beteiligt ist.

Benson Stevens, ein Doktorand in Georgetowns interdisziplinärem Programm für Neurowissenschaften, verwendete das Drug Use Screening Inventory, um eine Gruppe mit hohem / mittlerem Risiko und niedrigem Risiko mit jeweils 17 Teilnehmern zu etablieren.

Anschließend führte er den CPT-Test durch, während die Teilnehmer einer fMRT unterzogen wurden. Er fand heraus, dass die Teilnehmer der Gruppe mit hohem / mittlerem Risiko im Vergleich zur Gruppe mit niedrigem Risiko eine verringerte Konnektivität zwischen dem präfrontalen Kortex und dem Inselkortex hatten.

"Weniger Konnektivität sagte ein höheres Maß an Impulsivität voraus", sagte Stevens. „Wichtig ist, dass diese Effekte vor Beginn des Alkoholkonsums beobachtet wurden. Die verringerte Konnektivität zwischen diesen Gehirnregionen könnte ein wichtiger Faktor beim Alkoholkonsum bei Jugendlichen sein, da festgestellt wurde, dass eine verringerte Hemmkontrolle ein Faktor bei Alkoholkonsumstörungen ist. “

Studie drei

Eine dritte Studie untersuchte den Zusammenhang zwischen der Zuckeraufnahme - wie von den Jugendlichen in einem Lebensmittelfragebogen selbst berichtet - und der Leistung bei zwei Tests, dem CPT und dem TD, die die Impulsivität und die Fähigkeit zur Verzögerung der Befriedigung messen. Das CPT wurde verwendet, während die Teilnehmer von fMRI gescannt wurden.

„Wir wissen, dass Erwachsene mit Alkoholismus im Vergleich zu gesunden Menschen eine stärkere Vorliebe für süßen Geschmack haben, impulsiver sind und die Befriedigung weniger verzögern können“, erklärte Dana Estefan, eine ehemalige wissenschaftliche Mitarbeiterin in VanMeters Labor, die jetzt Studentin bei ist New Yorker Universität.

"Wir wollten wissen, ob dieses Profil für Jugendliche geeignet ist, bei denen im Drug Use Screening Inventory ein Risiko für den frühen Alkoholkonsum besteht."

Die TD-Aufgabe bestätigte die erwartete Beziehung - Kinder mit hohen Mengen an zugesetztem Zucker in ihrer Ernährung bevorzugten sofortige Belohnungen mehr als Kinder mit geringerem Gehalt an zugesetztem Zucker in ihrer Ernährung.

Darüber hinaus ergab die CPT-Aufgabe, dass Kinder mit erhöhter Zuckeraufnahme auch eine stärkere Aktivierung des rechten oberen temporalen Gyrus und der rechten Insula zeigten, Bereiche, die mit Impulsivität und emotionalem Einfluss verbunden sind, berichteten die Forscher. Ihr Hypothalamus war ebenfalls stark aktiviert, was bei Erwachsenen mit übermäßigem Essen, Belohnungssuche und Drogenabhängigkeit verbunden ist, fügte Estefan hinzu.

"Unsere Ergebnisse könnten möglicherweise eine positive Korrelation zwischen Impulsivität und Zuckeraufnahme bei Jugendlichen bedeuten, aber diesbezüglich muss noch mehr Forschung betrieben werden", sagte sie.

Studie vier

Im letzten Experiment untersuchte Valerie Darcey, eine registrierte Ernährungsberaterin und Doktorandin im Interdisziplinären Programm für Neurowissenschaften, den Zusammenhang zwischen der Aufnahme von DHA, einer essentiellen Omega-3-Fettsäure, und der Impulsivität. DHA, das in Kaltwasserfischen gefunden wird, ist wichtig für die neuronale Funktion, erklärte sie.

Sie verwendete einen Lebensmittelfragebogen, um bei 81 Teilnehmern unter anderem die Aufnahme von DHA und Arachidonsäure (AA), einer in Pflanzenöl enthaltenen Omega-6-Fettsäure, zu messen. AA konkurriert mit DHA um einen Platz in Zellmembranen. Je mehr AA verbraucht wird, desto weniger DHA wird verwendet, erklärte sie.

Anschließend gab sie den Jugendlichen den CPT-Test, während sie ihr Gehirn mit fMRT scannten.

„Meine vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass die Impulsivität für Kinder mit hohem und niedrigem DHA-Spiegel in ihrer Ernährung gleich ist, während das Gehirn von Kindern mit niedrigem DHA in einer Region, in der Aufmerksamkeit geschenkt wird, aktiver zu sein scheint - und härter daran arbeitet, dies zu kompensieren auf die Aufgabe und eine Region, die an der Exekutivfunktion teilnimmt “, sagt sie.

"Dies sagt uns, dass sich das Gehirn der Kinder, die weniger DHA essen, möglicherweise nicht so entwickelt wie diejenigen, die mehr DHA essen."

Quelle: Georgetown University Medical Center