原是身不由己！PNAS發現控制青春期沖動行為的隱秘機制

　　長期以來，青春期中的叛逆少年經常會被描述為習慣追求冒險、做出沖動行為的群體，這些沖動行為包括：食用非法藥物、意外傷害（危險駕駛、打架、自殺）和無保護措施的性行為。其實青春期中的孩子容易做出沖動行為是身不由己，一起跟隨研究一探究竟。

　　5月18日，一篇題為“Reversing anterior insular cortex neuronal hypoexcitability attenuates compulsive behavior in adolescent rats”的研究發表于The Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）（圖1）。臨床數據表明，盡管青少年了解沖動冒險后的風險，但仍從事危險活動，本次研究證實了激活前島葉皮層（Anterior insular cortex，AIC）可抑制青春期中少男少女沖動行為的理論。那么，AIC到底是怎樣調節運轉來控制青春期的沖動行為的？

圖1 研究成果（圖源：PNAS）

　　青春期，或稱青少年期，是指人類由兒童階段發展為成人階段的過渡時期，一般為12歲至20歲之間。其中，女孩進入青春期通常早于男孩，女孩在8至12歲進入青春期，男孩在9至12歲進入青春期。人類在青春期會經歷身體發育、心理上的轉變，出現第二性征，并開始具備生育能力。

　　AIC的激活減弱了幼年大鼠的沖動行為

　　PNAS這篇的研究實驗過程中，由于電生理研究表明L5 AIC神經元在青春期大鼠中是興奮度較低且接受的興奮元素輸入較少，接下來實驗中使用hM3D構建體的AIC的雙側化學遺傳學激活是否會降低青春期大鼠的沖動行為， 研究人員發現，在接受AIC注射興奮性DREADD病毒構建體的青春期大鼠中，氯氮平注射導致糖精攝入顯著減少（圖2）。

　　■ AIC：AIC參與認知和情感過程之間相互作用的證據使該區域成為進一步研究決策的神經基礎的發育變化研究的主要候選者。很少有關于青少年冒險和決策的研究明確關注AIC。然而，在許多情況下，有關AIC參與的信息包含在表格或補充材料中。這些研究通常涉及AIC，但他們對研究結果的討論和解釋通常集中在其他地區。為了探索AIC如何有助于決策的發展，研究人員回顧了先前的發育神經影像學研究，這些研究調查了結構和功能連接、反應抑制、獎勵預期和風險決策。

圖2 實驗過程（圖源：PNAS）

　　研究人員認為AIC的神經元低興奮性與青少年強迫癥增加之間的關系是相關的。因此，在懲罰性獎勵期間使用化學遺傳學來增加幼年大鼠AIC的活動，以確定活動減退的逆轉是否會影響行為。研究發現青春期大鼠AIC的化學遺傳學刺激明顯抑制了持續的獎賞行為。這表明AIC L5錐體神經元的興奮性降低和這些細胞的較小的突觸谷氨酸驅動可能導致青春期和成年大鼠之間AIC依賴性行為的差異。

　　青春期自我調節能力的部分依賴于正常的成熟大腦。研究發現與成年人相比，青春期大鼠表現出沖動和強迫樣行為特征，后者與前島葉皮層 (AIC) 中早期基因zif268的mRNA水平表達較低有關。這表明青春期大鼠的AIC功能不發達可能導致決策制定中的內感受線索整合模式和強迫表型的不成熟模式。為了支持這一點，報告顯示與成人相比，青春期大鼠AIC中的第5層錐體神經元是低興奮性的，并且接受的谷氨酸能突觸輸入更少。

　　青春期大腦經歷了多次結構網絡重組

　　在青春期開始時，大腦經歷了幾次結構和網絡重組。以青少年大腦為特征的不同發育軌跡支持了幾種青少年冒險增加的理論，所有這些假設的核心是基于獎勵尋求和自我調節的神經系統的異步發展。

　　一篇題為“A Social Neuroscience Perspective on Adolescent Risk-Taking”（圖3）的研究提出了一個基于發育神經科學的冒險理論和研究問題，為什么處于童年和青春期的孩子，其沖動行為會增加？

圖3 研究成果 （圖源：Developmental Review）

　　研究得出結論：

　　①兒童期和青春期之間的沖動行為多發是由于大腦的社會情感系統在青春期前后發生了變化，導致情感系統為尋求獎勵而支配身體做出沖動行為，這主要是由大腦多巴胺能系統的重塑推動的，由于大腦認知控制系統的變化，青春期到成年期這段時期的沖動行為發生頻率下降了（圖4）。

　　②這些變化大多發生在青春期和青年期，并在前額葉皮層的結構和功能變化及其與其他大腦區域的連接中可見。這些大腦皮層結構網絡的變化使得青春期中青少年更容易多發沖動和魯莽行為。

圖4 智力和心理成熟度得分高于26至30歲人群平均值的年齡組的個體比例（圖源：Developmental Review）

　　將AIC整合到青少年決策的神經發育理論中

　　根據發育神經影像學文獻（圖5），很明顯AIC的結構和功能在整個青春期逐步走向成熟。研究人員認為這種認知-情感中心的相對不成熟可能會導致青少年做出偏向情感驅動的決策。關于青少年發育文獻表明，AIC和紋狀體之間的關系在青春期已經得到充分發展，正如青少年和成人在AIC獎勵預期期間的反應一樣。因此，研究人員提出AIC和紋狀體之間類似成人的連通性，以及AIC和前額葉區域之間仍在發展的連通性相結合，可能會通過使AIC更容易對情感做出反應來促進青春期的冒險行為，以尋求獎勵性刺激。

　　換言之，青春期風險決策期間情感喚醒的增加更容易傳達給獎勵處理區域而不是認知控制區域，從而增加了青少年從事危險行為的可能性。盡管AIC-紋狀體連接處于成人狀態，但在青春期對獎勵處理區域的偏向可能導致AIC和紋狀體的共激活增強AIC在協調評估和響應潛在獎勵方面的功能，這有點類似于vmPFC 在體細胞標記假設中所起的作用。

圖5 青少年決策過程中提出的 AIC 功能模型（圖源：PNAS）

　　研究人員認為，類似成人的AIC-紋狀體連接和仍在發展的AIC-IPFC連接之間的成熟失衡增加了這樣一種可能性，即當面臨風險選擇時，青少年會為了追求即時回報去做出沖動行為，而不是在深思熟慮后，以目標為導向理性行事。

　　其實，邊緣系統比前額葉皮層 (Prefrontal cortex，PFC) 更早成熟。有人認為，PFC的延遲成熟可能代表對青春期行為的正面控制增加。研究人員發現盡管自我調節和情感大腦網絡相互作用的機制仍不清楚，但越來越多的研究表明，前島葉皮層對于情緒調節、認知控制和最終的靈活行為至關重要。因此，青少年從事危險行為的傾向也可能是由于他們在決策過程中無法參與前島葉皮層在內的保護機制。從這個角度來看，AIC的關鍵作用在于整合自上而下的認知預測和自下而上的情緒意識內感受信號，對參與協調的認知控制網絡做出重要貢獻。考慮到青春期AIC內灰質成熟的線性模式，這一大腦區域被認為對青春期自我調節能力的發展至關重要也就不足為奇了。

　　綜上研究表明，青少年在青春期的沖動冒險行為在生物學角度上是不可避免的。幾乎無法做些什么來減弱或延遲青春期發生的沖動行為獎勵機制的轉變，這種發育轉變可能源于人類進化起源，加速心智成熟也許是可能實現減弱沖動行為，但沒有研究證實這是否可以做到。

　　盡管有大量研究表明家庭對青春期心理社會成熟度的影響，但研究表明在以權威教養（即溫暖且有規矩的家教）為特征的家庭中長大的青少年更成熟，不太可能從事沖動冒險或反社會活動行為，目前亟待考證的是這種聯系是否是由自我調節的基礎變化所導致的？或者它們是否主要反映了外部限制（父母監督）青少年接觸不良因素的影響？基于此，科研人員下一階段將研究改變青少年發展的環境是否可能對自我調節能力的發展產生有益影響。了解家庭內外的背景因素如何影響自我調節的發展，以及導致這些過程的神經基礎，對于那些對年輕人的身心健康感興趣的人來說，這是當務之急。