L'imaging cerebrale mostra cosa mette gli adolescenti a rischio di abuso di sostanze

Una serie di quattro esperimenti condotti da neuroscienziati del Georgetown University Medical Center stanno aiutando i ricercatori a concentrarsi su ciò che mette gli adolescenti a rischio di uso e abuso di alcol prima ancora che inizino a bere.

Gli esperimenti fanno parte dell'Adolescent Development Study, uno sforzo finanziato dal National Institutes of Health (NIH) per capire come un cervello adolescente "ancora in costruzione", come dicono i funzionari del NIH, possa portare a comportamenti rischiosi come alcol e droghe uso.

Lo studio, una collaborazione tra i ricercatori di Georgetown e la University of Maryland School of Medicine (UMSOM), è diretto da John VanMeter, Ph.D., direttore del Center for Functional and Molecular Imaging e professore associato di neurologia presso GUMC, e Diana Fishbein, Ph.D., direttrice del Center for Translational Research on Adversity, Neurodevelopment, and Substance Abuse (C-TRANS) presso UMSOM.

"Ciò che questo studio sta tentando di fare è identificare le differenze nel cervello degli adolescenti che continuano a fare un uso improprio di alcol e altre droghe", ha detto VanMeter. "Se sappiamo cosa c'è di diverso, potremmo essere in grado di sviluppare strategie che possono prevenire il comportamento."

Per gli studi, i ricercatori hanno reclutato 135 ragazzi e ragazze preadolescenti e adolescenti, con un'età media di 12,6 anni. Tutti i 135 sono stati sottoposti a risonanza magnetica strutturale e funzionale per studiare la connessione tra sviluppo e comportamento del cervello.

I ricercatori hanno anche utilizzato questionari e diversi test di funzione neurocognitiva. Due di questi test - il Continuous Performance Task (CPT), che misura l'impulsività, e il Temporal Discounting Task (TD), che quantifica la preferenza per la ricompensa immediata piuttosto che ritardata - sono stati condotti mentre gli adolescenti venivano scansionati con la risonanza magnetica.

Studio uno

Il primo studio esamina una domanda di vecchia data: la mancanza di connettività nell'Executive Control Network (ECN) del cervello contribuisce o è il risultato del consumo di alcol da parte degli adolescenti?

Per questo studio, Tomas Clarke, un assistente di ricerca, e Stuart Washington, Ph.D., un borsista post-dottorato nel laboratorio di VanMeter, hanno esaminato l'associazione tra il questionario sull'inventario dello screening sull'uso di droghe compilato dai genitori dei 32 partecipanti e la connettività cerebrale all'interno l'ECN, che include le aree che elaborano emozioni, impulsività e autocontrollo.

Secondo i ricercatori, il questionario prevede un futuro abuso di alcol. Non chiede ai genitori del loro consumo di alcol o droghe, ma chiede informazioni sui comportamenti sociali dei loro figli, come irritabilità, rabbia e tristezza.

Sulla base del questionario, Clarke ha diviso i partecipanti in due gruppi, 16 ad alto / medio rischio di abuso di alcol e 16 a basso rischio. Ha quindi utilizzato le scansioni fMRI per esaminare la connettività nell'ECN. Ha scoperto che la connettività ECN era significativamente inferiore nei gruppi ad alto / medio rischio rispetto al gruppo a basso rischio.

"Sappiamo che il funzionamento alterato nell'ECN è collegato a un'età precoce di insorgenza del consumo di alcol e a una maggiore frequenza di consumo di alcol, ma non era chiaro se questa disfunzione si fosse verificata prima di bere o fosse una conseguenza dell'uso di alcol", ha detto Clarke.

"I nostri risultati suggeriscono che lo sviluppo ridotto della corteccia prefrontale precede l'uso di alcol e potrebbe essere correlato a futuri disturbi dell'uso di alcol".

Studio due

Il prossimo studio ha esaminato i livelli di impulsività in relazione alla connessione tra il controllo esecutivo nella corteccia prefrontale e la corteccia insulare, che è coinvolta nell'elaborazione delle emozioni.

Benson Stevens, uno studente laureato del Programma interdisciplinare di neuroscienze di Georgetown, ha utilizzato il Drug Use Screening Inventory per stabilire un gruppo a rischio alto / medio e uno a basso rischio, ciascuno con 17 partecipanti.

Ha quindi somministrato il test CPT mentre i partecipanti sono stati sottoposti a fMRI. Ha scoperto che, rispetto al gruppo a basso rischio, i partecipanti al gruppo a rischio alto / medio avevano una connettività ridotta tra la corteccia prefrontale e la corteccia insulare.

"Meno connettività prediceva livelli più elevati di impulsività", ha detto Stevens. “È importante sottolineare che questi effetti sono stati osservati prima dell'inizio del consumo di alcol. La ridotta connettività tra queste regioni del cervello potrebbe essere un fattore importante nell'uso di alcol da parte degli adolescenti, dato che è stato scoperto che il ridotto controllo inibitorio è un fattore nei disturbi dell'uso di alcol ".

Studio tre

Un terzo studio ha indagato la relazione tra l'assunzione di zucchero - come auto-riportato dagli adolescenti in un questionario alimentare - e le prestazioni di due test, il CPT e il TD, che misurano l'impulsività e la capacità di ritardare la gratificazione. Il CPT è stato utilizzato durante la scansione dei partecipanti mediante fMRI.

"Sappiamo che, rispetto agli individui sani, gli adulti con alcolismo hanno una preferenza più forte per i gusti dolci, sono più impulsivi e sono meno in grado di ritardare la gratificazione", ha spiegato Dana Estefan, ex assistente di ricerca nel laboratorio di VanMeter che ora è uno studente presso Università di New York.

"Volevamo sapere se questo profilo si adattava ai giovani ritenuti a rischio per il consumo precoce di alcol dal Drug Use Screening Inventory".

Il compito TD ha confermato la relazione attesa: i bambini con elevate quantità di zucchero aggiunto nella loro dieta preferivano ricompense immediate più dei bambini con livelli più bassi di zucchero aggiunto nella loro dieta.

Inoltre, il compito CPT ha rivelato che i bambini con una maggiore assunzione di zucchero hanno anche mostrato una maggiore attivazione nel giro temporale superiore destro e nell'insula destra, aree legate all'impulsività e all'affetto emotivo, hanno riferito i ricercatori. Anche il loro ipotalamo era altamente attivato, il che, negli adulti, è collegato all'eccesso di cibo, alla ricerca di ricompense e alla tossicodipendenza, ha aggiunto Estefan.

"I nostri risultati potrebbero potenzialmente significare una correlazione positiva tra impulsività e assunzione di zucchero negli adolescenti, ma sono necessarie ulteriori ricerche su questo", ha detto.

Studio quattro

Nell'ultimo esperimento, Valerie Darcey, una dietista registrata e una studentessa laureata nel Programma interdisciplinare in Neuroscienze, ha esaminato la relazione tra l'assunzione di DHA, un acido grasso essenziale omega-3, e l'impulsività. Il DHA, che si trova nei pesci d'acqua fredda, è importante per la funzione neuronale, ha spiegato.

Ha usato un questionario alimentare per misurare, in 81 partecipanti, l'ingestione di DHA e acido arachidonico (AA), che è un acido grasso omega-6 che si trova nell'olio vegetale, tra gli altri alimenti. L'AA compete con il DHA per un posto nelle membrane cellulari, quindi più AA si consuma, meno DHA viene utilizzato, ha spiegato.

Ha quindi sottoposto agli adolescenti il ​​test CPT durante la scansione del loro cervello con fMRI.

"I miei risultati preliminari mostrano che mentre i livelli di impulsività sono gli stessi per i bambini con livelli alti e bassi di DHA nella loro dieta, il cervello dei bambini con un basso DHA sembra essere più attivo - lavorando di più per compensare - in una regione coinvolta nel prestare attenzione al compito e una regione che partecipa alla funzione esecutiva ", dice.

"Questo ci dice che il cervello dei bambini che mangiano meno DHA potrebbe non svilupparsi come quelli che mangiano più DHA".

Fonte: Georgetown University Medical Center