Jugendlicher Maximalismus und Widerspruchsgeist bei Jugendlichen aus neurologischer Sicht

Eines der mysteriösesten und nicht vollständig aufgelösten "Phänomene" ist das menschliche Gehirn. Viele Fragen drehen sich um dieses komplexe Organ: Warum haben wir Träume, wie beeinflussen Emotionen die Entscheidungsfindung, welche Nervenzellen sind für die Wahrnehmung von Licht und Ton verantwortlich, warum mögen manche Sprotten und andere lieben Oliven? Alle diese Fragen betreffen das Gehirn, da es der zentrale Prozessor des menschlichen Körpers ist. Viele Jahre lang haben Wissenschaftler dem Gehirn von Menschen besondere Aufmerksamkeit geschenkt, die sich irgendwie von der Masse abheben (von autodidaktischen Genies bis hin zu berechnenden Psychopathen). Es gibt jedoch eine Kategorie von Menschen, deren ungewöhnliches Verhalten mit ihrem Alter zusammenhängt - Jugendliche. Viele Teenager sind kontrovers, abenteuerlustig und haben das unwiderstehliche Verlangen, an ihrem fünften Punkt Abenteuer zu finden. Wissenschaftler der University of Pennsylvania beschlossen, sich eingehend mit den mysteriösen Gehirnen von Jugendlichen und den in ihnen ablaufenden Prozessen zu befassen. Über das, was sie herausgefunden haben, erfahren wir aus ihrem Bericht. Lass uns gehen.

Studienbasis

Jedes technologische Gerät und jedes Organ im Körper verfügt über eine eigene Architektur, die es ihnen ermöglicht, effizient zu arbeiten. Die menschliche Großhirnrinde ist nach einer funktionalen Hierarchie organisiert, die vom unimodalen sensorischen Kortex * bis zum transmodalen assoziativen Kortex * reicht .

Der sensorische Kortex * ist der Teil der Hirnrinde, der für die Erfassung und Verarbeitung von Informationen verantwortlich ist, die von den sensorischen Organen (Augen, Zunge, Nase, Ohren, Haut und Vestibularapparat) empfangen werden.

Assoziativer Kortex * - Teil des parietalen Kortex des Gehirns, der an der Umsetzung geplanter Bewegungen beteiligt ist. Wenn wir irgendeine Bewegung ausführen wollen, muss unser Gehirn wissen, wo sich in dieser Sekunde der Körper befindet und welche Teile sich bewegen werden und wo sich die Objekte der Umgebung befinden, mit denen die Interaktion geplant ist. Sie möchten beispielsweise eine Tasse in die Hand nehmen und Ihr Gehirn weiß bereits, wo sich die Hand und die Tasse selbst befinden.

Diese funktionale Hierarchie beruht auf der Anatomie der Pfade der weißen Substanz * , die synchronisierte neuronale Aktivität und Kognition * koordinieren.

Weiße Substanz * - Wenn graue Substanz aus Neuronen besteht, besteht Weiß aus mit Myelin beschichteten Axonen, über die Impulse vom Zellkörper auf andere Zellen und Organe übertragen werden.

Kognition * (cognition) - eine Reihe von Prozessen, die mit dem Erwerb von neuem Wissen über die Welt verbunden sind.

Die Entwicklung der Großhirnrinde bei Primaten und die Entwicklung des menschlichen Gehirns sind durch eine gezielte Erweiterung und Umgestaltung der transmodalen Assoziationsbereiche gekennzeichnet, die die Grundlage für die sensorische Repräsentation von Informationen und abstrakte Regeln zur Erreichung des Ziels bilden.

Der Entwicklungsprozess des Gehirns nimmt viel Zeit in Anspruch, in der viele Prozesse zur Verbesserung des Gehirns als System stattfinden: Myelinisierung * , synaptisches Beschneiden * usw.

Myelinisierung * - Oligodendrozyten (eine Art von Hilfszellen des Nervensystems) umhüllen den einen oder anderen Teil des Axons, wodurch ein Oligodendrozyt gleichzeitig an mehrere Neuronen bindet. Je aktiver das Axon ist, desto stärker ist seine Myelinisierung, da dies seine Wirksamkeit erhöht.

Synaptisches Beschneiden * - Reduzieren der Anzahl von Synapsen / Neuronen, um die Effizienz des Neurosystems zu erhöhen, d. H. unnötige Verbindungen loswerden. Mit anderen Worten, dies ist die Verwirklichung des Prinzips "Nicht Quantität, sondern Qualität".

Während der Bildung des Gehirns wird im transmodalen assoziativen Kortex eine Funktionsspezifikation gebildet, die die Entwicklung von exekutiven Funktionen höherer Ordnung wie Arbeitsgedächtnis * , kognitive Flexibilität * und inhibitorische Kontrolle * direkt beeinflusst.

Das Arbeitsgedächtnis * ist ein kognitives System zur temporären Speicherung von Informationen. Diese Art von Gedächtnis wird im Moment aktueller Denkprozesse aktiviert und ist an der Entscheidungsfindung und der Bildung von Verhaltensreaktionen beteiligt.

Kognitive Flexibilität * - die Fähigkeit, von einem Gedanken zum anderen zu wechseln und / oder über mehrere Dinge gleichzeitig nachzudenken.

Die inhibitorische Kontrolle * (Hemmreaktion) ist eine Exekutivfunktion, die die Fähigkeit einer Person überwacht, ihre impulsiven (natürlichen, gewohnheitsmäßigen oder dominanten) Verhaltensreaktionen auf Reize zu unterdrücken, um eine angemessenere Reaktion auf eine bestimmte Situation zu implementieren (externer Reiz).

Die Untersuchung der strukturellen und funktionellen Zusammenhänge des Gehirns hat vor langer Zeit begonnen. Mit dem Aufkommen der Netzwerktheorie wurde es möglich, strukturelle und funktionelle Zusammenhänge in neurobiologischen Systemen zu visualisieren und in Kategorien zu unterteilen. Eine struktur-funktionale Beziehung ist im Kern das Ausmaß, in dem die Verteilung anatomischer Verbindungen in der Gehirnregion die synchronisierte neuronale Aktivität unterstützt.

Es wurde festgestellt, dass ein enger Zusammenhang zwischen den Indikatoren für strukturelle und funktionelle Konnektivität auf verschiedenen räumlich-zeitlichen Skalen besteht. Mit anderen Worten, modernere Untersuchungsmethoden haben es ermöglicht, bestimmte Gehirnregionen nach ihren funktionalen Merkmalen zu kategorisieren, die sich auf das Alter des Ortes und seine Größe beziehen.

Wissenschaftlern zufolge gibt es derzeit jedoch praktisch keine Daten darüber, wie Änderungen in der Architektur der weißen Substanz während der Entwicklung des menschlichen Gehirns konsistente Schwankungen der neuronalen Aktivität unterstützen.

Strukturelle und funktionelle Kommunikation ist die Basis für funktionelle Kommunikation und tritt auf, wenn das Profil der interregionalen Verbindung von weißer Substanz in der kortikalen Region die Stärke der interregionalen funktionellen Verbindung vorhersagt. Das heißt, die Aktivität der weißen Substanz wird bei der Aktivierung von Exekutivfunktionen des Gehirns angezeigt, wodurch es möglich ist, den Grad der Stärke der strukturell-funktionellen Verbindung zu beurteilen.

Um die struktur-funktionale Beziehung zu beschreiben, stellten die Wissenschaftler drei Hypothesen auf, die während der Studie getestet wurden.

Die erste Hypothese besagt, dass die strukturell-funktionelle Beziehung die funktionelle Spezialisierung der kortikalen Region widerspiegeln wird. Das heißt, die strukturell-funktionelle Beziehung wird im somatosensorischen Kortex dank Prozessen, die die frühe Entwicklung spezialisierter sensorischer Hierarchien bestimmen, stark sein. Im Gegensatz dazu ist die strukturelle-funktionelle Beziehung im transmodalen assoziativen Kortex gering, wo die funktionelle Kommunikation aufgrund genetischer und anatomischer Einschränkungen aufgrund der schnellen evolutionären Expansion geschwächt sein kann.

Die zweite Hypothese basiert auf einer langfristigen aktivitätsabhängigen Myelinisierung während der Entwicklung und behauptet, dass die Entwicklung von strukturell-funktionellen Bindungen im transmodalen assoziativen Kortex konzentriert sein wird.

Die dritte Hypothese: Die struktur-funktionelle Beziehung spiegelt die funktionelle Spezialisierung der kortikalen Region wider. Daher kann davon ausgegangen werden, dass eine stärkere strukturelle und funktionelle Verbindung im frontoparietalen assoziativen Kortex an speziellen Berechnungen beteiligt sein wird, die für die Implementierung von Exekutivfunktionen erforderlich sind.

Forschungsergebnisse

Um die Entwicklung der strukturfunktionalen Interaktion bei Jugendlichen zu charakterisieren, quantifizierten die Wissenschaftler das Ausmaß, in dem die strukturellen Verbindungen verschiedener Teile des Gehirns koordinierte Schwankungen der neuronalen Aktivität unterstützen.

Unter Verwendung multimodaler Neuroimaging-Daten von 727 Teilnehmern im Alter von 8 bis 23 Jahren wurden während der mit der Arbeitsgedächtnisaktivität verbundenen n-back-Aufgabe * probabilistische Diffusionstraktographie und funktionelle Konnektivität zwischen jedem Paar kortikaler Regionen durchgeführt.

Die n-back-Aufgabe * ist eine Methode, um die Aktivität bestimmter Gehirnbereiche zu stimulieren und das Arbeitsgedächtnis zu überprüfen. Das Subjekt wird mit einer Reihe von Stimuli versehen (visuell, akustisch usw.). Er muss feststellen und anzeigen, ob dieser oder jener Reiz n Positionen zurückliegt. Zum Beispiel: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (3-Back-Aufgabe, bei der ein bestimmter Buchstabe 3 Positionen früher aufgetreten ist).

Die funktionale Konnektivität in Ruhe spiegelt spontane Schwankungen der neuronalen Aktivität wider. Während der Ausführung der Aufgabe des Arbeitsgedächtnisses kann die funktionale Kohärenz jedoch bestimmte Nervenverbindungen oder Populationen fördern, die an Exekutivfunktionen beteiligt sind.


Bild Nr. 1: Messung der strukturellen und funktionellen Beziehung des menschlichen Gehirns.

Die Knoten in den strukturellen und funktionellen Netzwerken des Gehirns wurden unter Verwendung einer 400-Zonen-Kortikalisparzellierung (Unterteilung in Zonen) basierend auf der funktionalen Homogenität in den MRT-Daten der Studienteilnehmer bestimmt. Für jeden Teilnehmer der Studie wurden regionale Konnektivitätsprofile aus jeder Zeile der strukturellen oder funktionalen Konnektivitätsmatrix extrahiert und als Konnektivitätskraftvektoren von einem Knoten des neuronalen Netzwerks zu allen anderen Knoten dargestellt.

Die Wissenschaftler überprüften zunächst, ob die räumliche Verteilung der strukturellen und funktionellen Beziehungen mit den grundlegenden Eigenschaften der kortikalen Organisation übereinstimmt.


Bild Nr. 2

Es ist anzumerken, dass die Beziehung zwischen regionalen Profilen der strukturellen und funktionalen Konnektivität im gesamten Kortex sehr unterschiedlich war ( 2A ). Eine stärkere Verbindung wurde im primären sensorischen und medialen präfrontalen Kortex beobachtet. In den lateralen, temporalen und frontoparietalen Regionen war die Verbindung jedoch eher schwach.

Für eine verständlichere Beurteilung des Zusammenhangs zwischen struktureller und funktionaler Kommunikation und funktionaler Spezialisierung wurde der Partizipationskoeffizient berechnet, der eine grafische Darstellung der quantitativen Bestimmung der Konnektivität zwischen funktional spezialisierten Hirnregionen darstellt. Jede der Hirnregionen wurde sieben klassischen funktionellen neuronalen Netzen zugeordnet. Neuronale neuronale Knoten des Gehirns mit einem hohen Partizipationskoeffizienten weisen unterschiedliche Intermodulkommunikation (Kommunikation zwischen Gehirnregionen) auf und können daher die Prozesse des Informationstransfers zwischen Regionen sowie deren Dynamik beeinflussen. Die Knoten mit einem niedrigen Beteiligungskoeffizienten weisen jedoch mehr lokale Verbindungen im Bereich des Gehirns selbst auf und nicht zwischen mehreren Bereichen. Einfach ausgedrückt, wenn der Koeffizient hoch ist, interagieren verschiedene Teile des Gehirns aktiv miteinander, wenn innerhalb des Ortes eine geringe Aktivität auftritt, ohne mit benachbarten zu kommunizieren ( 2C ).

Als nächstes wurde die Beziehung zwischen der Variabilität der Struktur-Funktions-Konnektivität und der Funktionshierarchie auf Makroebene bewertet. Die strukturelle und funktionelle Beziehung stimmt weitgehend mit dem Hauptgradienten der funktionalen Konnektivität überein: Unimodale sensorische Regionen weisen eine relativ starke strukturelle und funktionelle Beziehung auf, während transmodale Regionen an der Spitze der funktionalen Hierarchie eine schwächere Verbindung aufweisen ( 2D ).

Es wurde auch festgestellt, dass eine starke Korrelation zwischen der Struktur-Funktions-Beziehung und der evolutionären Ausdehnung der Oberfläche des Cortex besteht ( 2E ). Hochkonservierte sensorische Regionen hatten eine relativ starke strukturelle und funktionelle Beziehung, während stark expandierte transmodale Regionen eine schwächere Verbindung hatten. Solche Beobachtungen bestätigen voll und ganz die Hypothese, dass die Struktur-Funktions-Beziehung ein Spiegelbild der kortikalen Hierarchie der funktionalen Spezialisierung und der evolutionären Expansion ist.


Bild Nr. 3

Wissenschaftler erinnern sich noch einmal daran, dass sich frühere Studien mehr auf die Untersuchung der strukturellen und funktionellen Konnektivität im erwachsenen Gehirn konzentriert haben. In der gleichen Arbeit wurde der Schwerpunkt auf das Studium des Gehirns gelegt, das sich noch in der Entwicklung befindet, d. H. auf einer Teenager-Hirnstudie.

Es wurde festgestellt, dass in jugendlichen Gehirnen altersbedingte Unterschiede in strukturfunktionalen Bindungen im lateralen temporalen, unteren parietalen und präfrontalen Kortex weit verbreitet waren ( 3A ). Die verbesserte Konnektivität war überproportional über die kortikalen Regionen verteilt, d.h. waren in einer einzigartigen Untergruppe von funktionell getrennten Bereichen der Hirnrinde ( 3B ) vorhanden, die im Gehirn eines Erwachsenen nicht beobachtet wurde.

Das Ausmaß der altersbedingten Unterschiede in den Struktur-Funktions-Beziehungen korrelierte stark mit dem Koeffizienten der funktionellen Beteiligung ( 3C ) und dem Funktionsgradienten ( 3D ).

Die räumliche Verteilung der altersbedingten Unterschiede in den Struktur-Funktions-Beziehungen entsprach auch der evolutionären Ausdehnung des Kortex. Eine altersbedingte Zunahme der Konnektivität wurde in der erweiterten assoziativen Hirnrinde beobachtet, während eine altersbedingte Abnahme der Konnektivität in der hochkonservierten sensorisch-motorischen Rinde beobachtet wurde ( 3E ).

In der nächsten Phase der Studie untersuchten 294 Teilnehmer das Gehirn 1,7 Jahre nach der ersten erneut. So konnte der Zusammenhang zwischen altersbedingten Veränderungen der strukturellen und funktionellen Konnektivität und intraindividuellen Entwicklungsveränderungen ermittelt werden. Hierzu wurde eine Bewertung der longitudinalen Veränderungen in der strukturellen und funktionalen Konnektivität durchgeführt.


Bild Nr. 4

Es wurde eine signifikante Korrespondenz zwischen den altersbedingten transversalen und longitudinalen Veränderungen in der strukturfunktionalen Beziehung gefunden ( 4A ).

Um die Beziehung zwischen longitudinalen Änderungen der strukturell-funktionalen Konnektivität ( 4B ) und longitudinalen Änderungen des Koeffizienten der funktionalen Beteiligung ( 4C ) zu überprüfen, wurde die lineare Regression verwendet. Es wurde festgestellt, dass longitudinale Konnektivitätsänderungen longitudinalen Änderungen des Funktionsbeteiligungskoeffizienten in verteilten assoziativen Bereichen höherer Ordnung entsprachen, einschließlich des dorsalen und medialen präfrontalen Kortex, des unteren parietalen Kortex und des lateral-temporalen Kortex ( 4D ).


Bild Nr. 5

Dann versuchten die Wissenschaftler, die Auswirkungen individueller Unterschiede in strukturellen und funktionellen Beziehungen auf das Verhalten zu verstehen. Insbesondere kann die struktur-funktionale Konnektivität während der Ausführung einer Aufgabe mit Arbeitsgedächtnis die ausführende Leistung erklären. Es wurde festgestellt, dass die Verbesserung der exekutiven Aktivität mit einer stärkeren strukturellen und funktionellen Kohärenz des rostrolateralen präfrontalen Kortex, des hinteren cingulären Gyrus und des medialen Occipitalkortex verbunden ist ( 5A ).

Die Gesamtheit der obigen Beobachtungen führt zu mehreren Hauptschlussfolgerungen. Erstens sind regionale Veränderungen in der strukturellen und funktionalen Konnektivität umgekehrt proportional zur Komplexität der Funktion, für die eine bestimmte Gehirnregion verantwortlich ist. Eine stärkere struktur-funktionelle Beziehung wurde in Teilen des Gehirns gefunden, die sich auf die Verarbeitung einfacher sensorischer Informationen (zum Beispiel visueller Signale) spezialisiert haben. Und in den Bereichen des Gehirns, die an komplexeren Prozessen beteiligt waren (exekutive Funktion und hemmende Kontrolle), gab es eine geringere strukturelle und funktionelle Konnektivität.

Es wurde auch festgestellt, dass die strukturelle und funktionelle Konnektivität mit der bei Primaten beobachteten evolutionären Ausdehnung des Gehirns übereinstimmt. Es wurden bereits vergleichende Untersuchungen des menschlichen Gehirns, Primaten und Affen durchgeführt, die zeigten, dass die sensorischen Bereiche (zum Beispiel das visuelle System) bei Primaten sehr konservativ sind und sich während der jüngsten Entwicklung nicht wesentlich erweitert haben. Die assoziativen Bereiche des Gehirns (z. B. der präfrontale Kortex) wurden jedoch erheblich erweitert. Möglicherweise wirkte sich diese Erweiterung direkt auf die Entstehung komplexer kognitiver Fähigkeiten beim Menschen aus. Es wurde festgestellt, dass Bereiche des Gehirns, die sich während der Evolution schnell ausdehnten, eine schwächere strukturelle und funktionelle Konnektivität aufwiesen, während einfache sensorische Bereiche stärker waren.

Bei Kindern und Jugendlichen nimmt die strukturelle-funktionelle Beziehung in den Frontalbereichen des Gehirns, die für die Hemmfunktion (d. H. Selbstkontrolle) verantwortlich sind, ziemlich aktiv zu. Die langfristige Entwicklung der strukturellen und funktionalen Konnektivität in diesen Bereichen kann somit die exekutive Funktion und Selbstkontrolle verbessern, deren Entwicklungsprozess sich bis ins Erwachsenenalter fortsetzt.

Um die Nuancen der Studie genauer kennenzulernen, empfehle ich, dass Sie sich den Bericht der Wissenschaftler und weitere Materialien dazu ansehen.

Nachwort

Das menschliche Gehirn war und ist eines der größten Geheimnisse der Menschheit. Dies ist ein unglaublich komplexer Mechanismus, der viele Funktionen ausführen, viele Prozesse steuern und riesige Mengen an Informationen speichern muss. Für viele Eltern gibt es nichts Geheimnisvolleres als das Gehirn ihrer jugendlichen Kinder. Ihr Verhalten ist manchmal schwer als logisch oder konstruktiv zu bezeichnen, was jedoch auf den Prozess ihrer biologischen Entwicklung und sozialen Bildung zurückzuführen ist.

Natürlich können Veränderungen in den strukturellen und funktionellen Beziehungen bestimmter Gehirnregionen und der Einfluss hormoneller Veränderungen eine wissenschaftliche Rechtfertigung für das besondere Verhalten junger Menschen sein, aber dies bedeutet nicht, dass sie nicht gelenkt werden müssen. Der Mensch ist von Natur aus kein unsoziales Wesen. Wenn jemand andere Menschen meidet, dann sicherlich nicht wegen unserer biologischen Veranlagung. Daher ist die aktive Teilnahme der Eltern am Leben ihrer Kinder ein äußerst wichtiger Aspekt ihrer Entwicklung.

Es sollte auch verstanden werden, dass das Kind bereits im Alter von drei Jahren eine Person mit seinem eigenen Charakter, seinen Wünschen und seiner eigenen Sicht auf die Welt ist. Der Elternteil sollte für sein Kind nicht unsichtbar werden und es frei schwimmen lassen, sondern sich nicht in eine Stahlbetonwand verwandeln, um es vor dem Wissen der Welt zu schützen. Irgendwo ist es notwendig, Druck auszuüben, irgendwo zu halten, irgendwo, um völlige Freiheit zu gewähren, und irgendwo, nachdem die elterliche Autorität gezeigt wurde, ein festes "Nein" zu sagen, selbst wenn das Kind damit nicht zufrieden ist.

Es ist schwierig, Eltern zu sein, und noch schwieriger, gute Eltern zu sein. Aber Teenager zu sein ist auch nicht so einfach. Der Körper verändert sich äußerlich, das Gehirn verändert sich, die Umwelt verändert sich (es gab eine Schule und jetzt eine Universität), der Rhythmus des Lebens verändert sich. Heutzutage ähnelt das Leben oft der Formel 1, auf der es keinen Platz für Langsamkeit gibt. Hohe Geschwindigkeiten sind jedoch mit einem hohen Risiko verbunden, da ein unerfahrener Fahrer darunter leiden kann. Die Aufgabe des Elternteils ist es, der Trainer seines Kindes zu werden, um ihn in Zukunft ruhig in die Welt zu entlassen, ohne Angst um seine Zukunft zu haben.

Einige Eltern halten sich für schlauer als andere, andere sind bereit, Ratschläge im Internet oder von Nachbarn umzusetzen, und für jemanden ist es nur „violett“, wenn es um alle Details der Erziehung geht. , , .

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, bleiben Sie neugierig und haben Sie ein tolles Wochenende, Jungs! :)

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