Gehirnentwicklung in der Adoleszenz im sozialen Kontext

Transkript

1 Gehirnentwicklung in der Adoleszenz im sozialen Kontext Peter J. Uhlhaas 1) Institute of Neuroscience and Psychology 2) Centre for Cognitive Neuroimaging (CCNi)

2 Themen des Seminars 1) Zusammenfassung des Hauptvortrags und Diskussion 2) Adoleszente Gehirnentwicklung: Soziale Faktoren und Umwelt 3) Adoleszenz als eine Vulnerarble Phase der Gehirnentwicklung

3 Warum sind Jugendliche so, wie sie sind?

4 Adoleszenz: Eine Vernachlässigte Entwicklungsphase? Sowohl die psychologische und neurowissenschaftliche Entwicklungsforschung haben soweit die Bedeutung der Adoleszenz vernachlässigt Position: Frühe von Entwicklungsstadien sind von entscheidender, prägender Bedeutung spätere Entwicklungsstadien, z.b. die Adoleszenz, haben nur einen geringen Einfluss auf psychologische und physiologische Prozesse

5 Biologie der Adoleszenz: Anatomie Anatomische Veränderungen während der Adoleszenz weitaus dynamischer als ursprünglich vermutet.. Frühe Befunde: Huttenlocher (1979) -> Abbau von synaptischen Verbindungen (Pruning) währen der Adoleszenz In-vivo MR-Studien haben neuartige Einsichten in das adoleszente Gehirn ermöglicht!

6 Das Neuron (Nervenzelle) Jedes Neuron besteht aus: einem Zellkörper (Soma) den Dendriten für den Empfang von Signalen anderer Neuronen dem Axon zur Übertragung von Signalen an andere Neuronen mittels baumartig aufgefächerter Synapsen, die den Kontakt zu den Dendriten anderer Neuronen herstellen.

7 Abbau der Grauen Substanz während der Adoleszenz Gogtay et al. 2004

8 White Matter and Connectivity

9 Development of White Matter Volume Gogtay et al. 2002

10 Anatomische Entwicklung während der Adoleszenz PFC/OFC: Steuerung von Verhalten, Handlungsplanung Limbisches System: Triebverhalten, Emotionen

11 Das Adoleszente Gehirn: Dysbalance zwischen Hirnarealen Schematische Darstellung der Trajektorien neurofunktioneller Entwicklung im präfrontalen Kortex und im limbischen System (in Anlehnung an Casey et al. 2008) Galvan et al. 2007

12 Entwicklung des Belohnungssystems und der Handlungsplanung in der Adoleszenz Probanden: Kinder: 7-11 Jahre, Jugendliche: Jahre, Erwachsene: Jahre Galvan et al. 2007

13 Entwicklung des Belohnungssystems und der Handlungsplanung in der Adoleszenz Galvan et al. 2007

14 Entwicklung des Belohnungssystems und der Handlungsplanung in der Adoleszenz Galvan et al. 2007

15 Zusammenfassung 1) Die Adoleszenz ist eine zentrale, psychologische Entwicklungsperiode 2) Vulnerabilität des Adoleszenten Gehirns, i.e. psychiatrische Störungen, Risikoverhalten 3) Biologie des Adoleszenten Gehirns: a) Strukturelle Veränderungen b) Reorganisation der Schaltkreise c) Veränderungen in Neurotransmittersystemen 4) Implikationen für Erziehung und Gesellschaft?

16 Themen des Seminars 1) Zusammenfassung des Hauptvortrags und Diskussion 2) Adoleszente Gehirnentwicklung: Soziale Faktoren und Umwelt 3) Adoleszenz als eine Vulnerarble Phase der Gehirnentwicklung

17 Adoleszenz Adoleszenz: Ursprung im lateinischen Verb adolescere, aufwachsen oder heranreifen Psychosoziale Anpassung an die physiologischen Veränderungen im Zuge der Pubertät -> Ausreifung primärer und sekundärer Geschlechtsmerkmale Alter: ca Jahre Universelles Merkmal der Entwicklung bei Säugetieren

18 Adoleszenz und Kultur Traditionelle (kalte) Kulturen: Fehlen der Adoleszenz, Übergang zum Erwachsenenalter durch Initiationsriten Moderne (heisse) Kulturen: Kindheit und Adoleszenz sind getrennt durch eine langanhaltende Adoleszenz

19 Idenditätsentwicklung in der Adoleszenz nach Erikson Nach Erikson liegt in der Identitätsentwicklung die zentrale Aufgabe der Adoleszenz Definition: Ziele, Werte, Überzeugungen, die persönlich wichtig und verpflichtend sind. Identität als Frage wer bin ich Adoleszenz als psychosoziales Moratorium Das an sich reife Individuum ist in seiner psychosexuellen Fähigkeit zur Intimität und in seiner psychosozialen Bereitschaft zur Elternschaft retardiert, um die Möglichkeit zu haben, sich durch freies Rollen-experimentieren in einem Sektor der Gesellschaft einen Platz zu suchen.

20 Adoleszenz in der Vormoderne und der Moderne Frühere biologische Reifung Späterer Eintritt ins Arbeitsleben (vormodern: kontinuierlich aus der Kindheit heraus). Altersgemischte Bezugsgruppen vs. Gleichaltrigengruppe als soziales Lernfeld. Einordnung in vorgegebene soziale, religiöse, weltanschauliche Ordnung vs. Autonomie, individuelle Leistungsfähigkeit, Erfolg und Karriere.

21 Adoleszenz und Kultur

22 Adoleszenz: Denn Sie wissen nicht was sie tun

23 Adoleszenz und Risikoverhalten: Einfluss des sozialen Kontexts Gardner und Steinberg, 2005

24 Adoleszenz und Risikoverhalten: Einfluss des sozialen Kontexts Gardner und Steinberg, 2005

25 Adoleszenz und Risikoverhalten: Einfluss des sozialen Kontexts Gardner und Steinberg, 2005

26 Soziale Kognition und Adoleszenz Steinberg und Monahan (2007)

27 Das Soziale Gehirn in der Adoleszenz

28 Das Soziale Gehirn in der Adoleszenz

29 Das Soziale Gehirn in der Adoleszenz Für eine erfolgreiche Interaktion und Kommunikation ist es entscheidend, sich in das Gegenüber hineinversetzen zu können sowie sich und anderen mentale Zustände, wie z.b. Wünsche oder Absichten, zuschreiben zu können. Diese Fähigkeit wird unter dem Begriff Theory of Mind (ToM, Premack und Woodruff 1978) zusammengefasst. Die Fähigkeit zur ToM lässt Vorhersagen über zukünftiges Verhalten des Gegenübers zu. Zudem kann das eigene Verhalten auf der Basis dieser Vorhersagen modifiziert werden.

30 Theory of Mind: Eyes Reading Test

31 Theory of Mind und Adoleszenz Imagine Social Guilt: Embarrassment: You laughed when your friend told you she was feeling upset You were quietly picking your nose but someone saw you Basic Disgust: Fear: You were with your friend and you put your hand in slimy cat poo Your friend said there was a huge hairy spider climbing up your neck Blakemore et al. 2008

32 Theory of Mind und Adoleszenz Blakemore et al. 2008

33 Theory of Mind und Adoleszenz Unterschiedliche Strategien während der Mentalisierung bei Adoleszenten vs. Erwachsenen? Mentalising Adoleszente Erwachsene Social semantic knowledge Blakemore et al. 2008

34 Anatomische Entwicklung und Emotionsregulation in der Adoleszenz Neben der inneren Reorganisation während der Adoleszenz stellt sich des weiteren eine Veränderungen in der Struktur der Familieninteraktion ein. Das Eltern-Kind Verhältnis wird neu verhandelt: 1) Autonomie 2) Entscheidungen -> Konflikte aufgrund der Unreife der Entscheidungsfindung und labilen Affekts

35 Psychologie der Adoleszenz: Psychoanalyse

36 Anatomische Entwicklung und Emotionsregulation in der Adoleszenz Whittle et al untersuchten in einer Stichprobe von 137 Adoleszenten (Durchschnittsalter: 12.6 Jahre) den Zusammenhang zwischen Eltern-Kind Interaktionen und Volumen im ACC, OFC und der Amygdala Verhaltensparameter: 1) Familieninteraktionen wurden aufgezeichnet bei der Besprechung von sensitiven Themen wie z.b. adoleszentes Lügen etc. Codierung von negativen, affektiven Verhaltens (Agression) und Verstimmung (Dauer) Aggression: Wut, Verachtung, Drohung, Dysphorie: Ängstlicher Affekt, Beschwerden

37 Emotionsregulation

38 Anatomische Entwicklung und Emotionsregulation in der Adoleszenz Whittle et al untersuchten in einer Stichprobe von 137 Adoleszenten (Durchschnittsalter: 12.6 Jahre) den Zusammenhang zwischen Eltern-Kind Interaktionen und Volumen im ACC, OFC und der Amygdala Verhaltensparameter: 1) Familieninteraktionen wurden aufgezeichnet bei der Besprechung von sensitiven Themen wie z.b. adoleszentes Lügen etc. Codierung von negativen, affektiven Verhaltens (Agression) und Verstimmung (Dauer) Aggression: Wut, Verachtung, Drohung, Dysphorie: Ängstlicher Affekt, Beschwerden

39 Anatomische Entwicklung und Emotionsregulation in der Adoleszenz Aggression: Adoleszente Probanden mit erhöhtem aggressiven Verhalten hatten erhöhte Amygdala-Volumen 2) Für männliche Probanden lag des weiteren eine Korrelation mit ACC- Symmetrie vor (Defizit im linken ACC) -> Hinweis auf eine verzögerte Hirnentwicklung Dysphorie: Verstärktes, reziprokes, dysphorisches Verhalten korrelierte signifkant mit Asymmetrie des OFC bei Jungen

40 Gewalt in der Adoleszenz

41 Struktur des Menschlichen Belohnungssystems

42 Entwicklung von Dopamin-Rezeptoren in der Adoleszenz Teicher et al. (1995,1997)

43 Geschlechtsunterschiede in der Entwicklung der Grauen Substanz Giedd et al. 1999

44 Themen des Seminars 1) Zusammenfassung des Hauptvortrags und Diskussion 2) Adoleszente Gehirnentwicklung: Soziale Faktoren und Umwelt 3) Adoleszenz als eine Vulnerarble Phase der Gehirnentwicklung

45 Psychologie der Adoleszenz: Psychoanalyse Chancen und Gefahren der Adoleszenz für Entwicklungsprozesse! 1) Regressive Prozesse erlauben eine Umformung defekter order unvollständiger Entwicklungen 3) Zweiten Individuation (Blos, 1962) 4) Adoleszenz als zweite Geburt (Spranger, 1924)

46 Adoleszenz und Psychopathologie Paus et al. (2008) et al. Nature Neuroscience Reviews

47 The Vulnerable Adolescent Brain: Depression

48 Das EEG

49 Oscillations and Neuronal Synchrony Delta-band (1-4 Hz) Cognitive function? Theta-band (4-7 Hz) Memory processes, top-down control Alpha-band (8-12 Hz), Idling Rhythm, Memory, Inhibition Beta-band (13-30 Hz) attention, motor control Gamma-band ( Hz) including perception, problem solving, and consciousness.

50 Neural Synchrony During Human Development Age n Group Group Group Group Group = ms ISI ms 400ms

51 Late Development of High-Frequency Oscillations During Adolescence Uhlhaas et al. (2009). The development of neural synchrony reflects late maturation and restructuring functional networks in humans. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106,

52 Non-Linear Maturation of Beta/Gamma-Band Phase Synchrony During Adolescence Uhlhaas et al. (2009). The development of neural synchrony reflects late maturation and restructuring functional networks in humans. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106,

53 Late Maturation of Fronto-Parietal Phase-Synchrony Uhlhaas et al. (2009). The development of neural synchrony reflects late maturation and restructuring functional networks in humans. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106,

54 Changes in Affectregulation During Adolescence Hare et al. 2008

55 Amygdala Hyperactivity During Adolescence Hare et al. 2008

56 Neuronale Substrate der Emotionsregulation in der Adoleszenz Hare et al. 2008

57 Neuronale Substrate der Emotionsregulation in der Adoleszenz Hare et al. 2008

58 Konnektivität, GABA und Amygdala Fig. 3. Low-power light photomicrographs of immunoperoxidaselabeled, biocytin-containing amygdalofugal varicose fibers within the mpfc of animals at six stages of development (P6, P16, P25, P35, P45, and P65). At P6 and P16, fibers are sparse and are just beginning to organize. With maturation, fiber ingrowth from the pbla increases dramatically and assumes a bilaminar distribution, occupying primarily cortical layers II and V. Fibers can be seen extending from layer V, across layer III (arrows), and arborizing within layer II (arrowheads). Cortical layers are labeled with roman numerals. Scale

59 Neuronale Plastizität in der Adoleszenz Während der neuronalen Entwicklung befindet sich das Gehirn permanent im Wechsel zwischen strukturellen und funtionellen Veränderungen (Bartzokis, 2002). Diese Veränderungen äußern sich durch Sprießen neuer und Abbau redundanter Verbindungen, Myelenisierung, Veränderungen des Neurotransmitter-Haushalts und der Rezeptordichte in unterschiedlichen Hirnarealen, und sind besonders in der Adoleszenz stark ausgeprägt (Rice & Barone, 2000). In der Adoleszenz ist das Gehirn deshalb endogenen u. exogenen Faktoren (Drogenkonsum, Umwelteinflüsse, gonadale Hormone) gegenüber besonders vulnerabel, da in diesem Zeitfenster viele aktive neuronale Veränderungen stattfinden die den Entwicklungsprozeß gegenüber potentiellen Interferenzen anfällig machen (Spear, 200).

60 Langzeitfolgen von THC-Konsum in der Adoleszenz Cannabis-Konsum vor dem 16 Lebensjahr verschlechtert nachhaltig die Fähigkeit zur Aufmerksamkeitsfokussierung (Ehrenreich et al. 1999). Cannabis-Konsum vor dem 17. Lebensjahr führt zu einer Reduktion des verbalen IQs (Ehrenreich et al. 1999). 14 % der adoleszenten Cannabis-User entwickeln eine Cannabis-Abhängigkeit gem. DSMIV-TR (Chen & Anthony, 2003).

61 Langzeitfolgen von THC-Konsum in der Adoleszenz Andersen et al. (1987) fanden heraus, dass Cannabis-Konsum vor dem 18. Lebensjahr das Erkrankungsrisiko für Schizophrenie in den nächsten 15 Jahren um 50 % steigert. Arsenault et al. (2002) konnten in einer Langzeitkohorte nachweisen, dass 15-jährige Cannabis-User ein 10 % Risiko tragen vor dem 26.Lebensjahr an einer Schizophrenie zu erkranken. THC-Konsum in der Adoleszenz könnte zu overpruning von CB-1 Rezeptoren führen (Rubino & Parolaro, 2008).

62 Cannabis und Psychose Δ9-THC erhöht die Aktivität dopaminerger Neurone im Striatum und mesolymbischen Arealen. Val Homozygoten des COMT- Genotyps zeigen dopaminerge Überfunktion und erhöhtes Risiko an Schizophrenie zu erkranken. Cannabiskonsum und genetische Prädisposition können Erkrankungsrisiko um 24 % steigern. Pistis et al (Biol Psych.) Murray et al (Nat. Rev. Neurosc.)

63 Risikofaktoren in der Neuronale Entwicklung Residuen aus abnormer neuronaler Entwicklung führen zu Manifestation psychischer Störung Späte Reorganisation erhöht Vulnerabilität gegenüber endogenen u. exogenen interferrierenden Faktoren Alter [Jahren] Pre-/perinatale Faktoren

64 Auswirkungen von Missbrauch auf Gehirnstruktur

65 Auswirkungen von Missbrauch auf Gehirnstruktur

66 Auswirkungen von Missbrauch auf Gehirnstruktur

67 Auswirkungen von Missbrauch auf Gehirnstruktur

68 Stress Definition: Selye: unspezifische Antwort des Organismus auf Störung der Homöostase und als einen Versuch, dieses Gleichgewicht wiederherzustellen -> generelles Adaptionssyndrom Die subjektive erlebte Belastung darüber entscheidet, ob eine dauerhafte Störung der Körperhomöostase/Krankheit oder Adaption

69 Stress und Gehirn Das Gehirn ist die entscheidene Schnittstelle für die komplexe Stressreaktion: 1) Hypothalamische CRF-System wirkt angstauslösend, errgend und immunosuppressiv (Glukokortikoide bewirken eine Gegenreaktion dieses Systems) 2) Bei wiederholtem Stress versagt die Gegenregulation => Allostase (griech. Ungleichgewicht) Langzeitfolgen von Stress: Allostatische Belastung

70 Stress und Gehirn: Neurotransmitter Unkontrollierbarer Stress verlängert die periphere und zentrale Katecholaminproduktion (Dopamin, Noradrenalin) 1) Erhöhung der selektiven Aufmerksamkeit für Stressreize 2) Erhöhung der Erregbarkeit im Hippocampus und dadurch die implizite Einprägung der emotionalen Reize 3) Ähnliche Effekte in der Amygdala (Depressive Symptom, PTSD) Bei anhaltenden Stress kommt es zur Atrophie und Zellverlust!

71 Stress und Gehirn Projektion vom G. dendatus auf CA 3-Pyramidenneuronen des Hippokampus Gabe von Kortisol oder Bewegungseinschränkung

72 Stress und Gehirn

73 Gehirnentwicklung und Plastizität

74 Gehirnentwicklung und Plastizität 21 Probanden (Alter = 22 Jahre) -3 Monate Training - 3 Scans a) vor Training b) direkt nach Training c) 3 Monate später

75 Gehirnentwicklung und Plastizität