原是身不由己！PNAS发现控制青春期冲动行为的隐秘机制

摘要：长期以来，青春期中的叛逆少年经常会被描述为习惯追求冒险、做出冲动行为的群体，这些冲动行为包括：食用非法药物、意外伤害（危险驾驶、打架、自杀）和无保护措施的性行为。其实青春期中的孩子容易做出冲动行为是身不由己，一起跟随研究一探究竟。

5月18日，一篇题为“Reversing anterior insular cortex neuronal hypoexcitability attenuates compulsive behavior in adolescent rats”的研究发表于The Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）（图1）。临床数据表明，尽管青少年了解冲动冒险后的风险，但仍从事危险活动，本次研究证实了激活前岛叶皮层（Anterior insular cortex，AIC）可抑制青春期中少男少女冲动行为的理论。那么，AIC到底是怎样调节运转来控制青春期的冲动行为的？

图1 研究成果（图源：PNAS）

青春期，或称青少年期，是指人类由儿童阶段发展为成人阶段的过渡时期，一般为12岁至20岁之间。其中，女孩进入青春期通常早于男孩，女孩在8至12岁进入青春期，男孩在9至12岁进入青春期。人类在青春期会经历身体发育、心理上的转变，出现第二性征，并开始具备生育能力。

AIC的激活减弱了

幼年大鼠的冲动行为

PNAS这篇的研究实验过程中，由于电生理研究表明L5 AIC神经元在青春期大鼠中是兴奋度较低且接受的兴奋元素输入较少，接下来实验中使用hM3D构建体的AIC的双侧化学遗传学激活是否会降低青春期大鼠的冲动行为， 研究人员发现，在接受AIC注射兴奋性DREADD病毒构建体的青春期大鼠中，氯氮平注射导致糖精摄入显着减少（图2）。

■ AIC：AIC参与认知和情感过程之间相互作用的证据使该区域成为进一步研究决策的神经基础的发育变化研究的主要候选者。很少有关于青少年冒险和决策的研究明确关注AIC。然而，在许多情况下，有关AIC参与的信息包含在表格或补充材料中。这些研究通常涉及AIC，但他们对研究结果的讨论和解释通常集中在其他地区。为了探索AIC如何有助于决策的发展，研究人员回顾了先前的发育神经影像学研究，这些研究调查了结构和功能连接、反应抑制、奖励预期和风险决策。

图2 实验过程（图源：PNAS）

研究人员认为AIC的神经元低兴奋性与青少年强迫症增加之间的关系是相关的。因此，在惩罚性奖励期间使用化学遗传学来增加幼年大鼠AIC的活动，以确定活动减退的逆转是否会影响行为。研究发现青春期大鼠AIC的化学遗传学刺激明显抑制了持续的奖赏行为。这表明AIC L5锥体神经元的兴奋性降低和这些细胞的较小的突触谷氨酸驱动可能导致青春期和成年大鼠之间AIC依赖性行为的差异。

青春期自我调节能力的部分依赖于正常的成熟大脑。研究发现与成年人相比，青春期大鼠表现出冲动和强迫样行为特征，后者与前岛叶皮层 (AIC) 中早期基因zif268的mRNA水平表达较低有关。这表明青春期大鼠的AIC功能不发达可能导致决策制定中的内感受线索整合模式和强迫表型的不成熟模式。为了支持这一点，报告显示与成人相比，青春期大鼠AIC中的第5层锥体神经元是低兴奋性的，并且接受的谷氨酸能突触输入更少。

青春期大脑

经历了多次结构网络重组

在青春期开始时，大脑经历了几次结构和网络重组。以青少年大脑为特征的不同发育轨迹支持了几种青少年冒险增加的理论，所有这些假设的核心是基于奖励寻求和自我调节的神经系统的异步发展。

一篇题为“A Social Neuroscience Perspective on Adolescent Risk-Taking”（图3）的研究提出了一个基于发育神经科学的冒险理论和研究问题，为什么处于童年和青春期的孩子，其冲动行为会增加？

图3 研究成果 （图源：Developmental Review）

研究得出结论：

儿童期和青春期之间的冲动行为多发是由于大脑的社会情感系统在青春期前后发生了变化，导致情感系统为寻求奖励而支配身体做出冲动行为，这主要是由大脑多巴胺能系统的重塑推动的，由于大脑认知控制系统的变化，青春期到成年期这段时期的冲动行为发生频率下降了（图4）。

这些变化大多发生在青春期和青年期，并在前额叶皮层的结构和功能变化及其与其他大脑区域的连接中可见。这些大脑皮层结构网络的变化使得青春期中青少年更容易多发冲动和鲁莽行为。

图4 智力和心理成熟度得分高于26至30岁人群平均值的年龄组的个体比例（图源：Developmental Review）

将AIC整合到

青少年决策的神经发育理论中

根据发育神经影像学文献（图5），很明显AIC的结构和功能在整个青春期逐步走向成熟。研究人员认为这种认知-情感中心的相对不成熟可能会导致青少年做出偏向情感驱动的决策。关于青少年发育文献表明，AIC和纹状体之间的关系在青春期已经得到充分发展，正如青少年和成人在AIC奖励预期期间的反应一样。因此，研究人员提出AIC和纹状体之间类似成人的连通性，以及AIC和前额叶区域之间仍在发展的连通性相结合，可能会通过使AIC更容易对情感做出反应来促进青春期的冒险行为，以寻求奖励性刺激。

换言之，青春期风险决策期间情感唤醒的增加更容易传达给奖励处理区域而不是认知控制区域，从而增加了青少年从事危险行为的可能性。尽管AIC-纹状体连接处于成人状态，但在青春期对奖励处理区域的偏向可能导致AIC和纹状体的共激活增强AIC在协调评估和响应潜在奖励方面的功能，这有点类似于vmPFC 在体细胞标记假设中所起的作用。

图5 青少年决策过程中提出的 AIC 功能模型（图源：PNAS）

研究人员认为，类似成人的AIC-纹状体连接和仍在发展的AIC-IPFC连接之间的成熟失衡增加了这样一种可能性，即当面临风险选择时，青少年会为了追求即时回报去做出冲动行为，而不是在深思熟虑后，以目标为导向理性行事。

其实，边缘系统比前额叶皮层 (Prefrontal cortex，PFC) 更早成熟。有人认为，PFC的延迟成熟可能代表对青春期行为的正面控制增加。研究人员发现尽管自我调节和情感大脑网络相互作用的机制仍不清楚，但越来越多的研究表明，前岛叶皮层对于情绪调节、认知控制和最终的灵活行为至关重要。因此，青少年从事危险行为的倾向也可能是由于他们在决策过程中无法参与前岛叶皮层在内的保护机制。从这个角度来看，AIC的关键作用在于整合自上而下的认知预测和自下而上的情绪意识内感受信号，对参与协调的认知控制网络做出重要贡献。考虑到青春期AIC内灰质成熟的线性模式，这一大脑区域被认为对青春期自我调节能力的发展至关重要也就不足为奇了。

综上研究表明，青少年在青春期的冲动冒险行为在生物学角度上是不可避免的。几乎无法做些什么来减弱或延迟青春期发生的冲动行为奖励机制的转变，这种发育转变可能源于人类进化起源，加速心智成熟也许是可能实现减弱冲动行为，但没有研究证实这是否可以做到。

尽管有大量研究表明家庭对青春期心理社会成熟度的影响，但研究表明在以权威教养（即温暖且有规矩的家教）为特征的家庭中长大的青少年更成熟，不太可能从事冲动冒险或反社会活动行为，目前亟待考证的是这种联系是否是由自我调节的基础变化所导致的？或者它们是否主要反映了外部限制（父母监督）青少年接触不良因素的影响？基于此，科研人员下一阶段将研究改变青少年发展的环境是否可能对自我调节能力的发展产生有益影响。了解家庭内外的背景因素如何影响自我调节的发展，以及导致这些过程的神经基础，对于那些对年轻人的身心健康感兴趣的人来说，这是当务之急。

撰文|乔维钧

排版|露娜

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参考资料：

[1]Jadhav KS, Bernheim AP, Aeschlimann L, et al. Reversing anterior insular cortex neuronal hypoexcitability attenuates compulsive behavior in adolescent rats. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 May 24;119(21):e2121247119. doi: 10.1073/pnas.2121247119. Epub 2022 May 18. PMID: 35584117.

[2]Steinberg L. A Social Neuroscience Perspective on Adolescent Risk-Taking. Dev Rev. 2008 Mar;28(1):78-106. doi: 10.1016/j.dr.2007.08.002.

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