Model z dwoma systemami - Dual systems model
Model podwójnych systemów , znany również jako model nierównowagi dojrzewania , to teoria wywodząca się z neuronauki poznawczej rozwojowej , która zakłada , że zwiększone podejmowanie ryzyka w okresie dojrzewania jest wynikiem połączenia zwiększonej wrażliwości na nagrodę i niedojrzałej kontroli impulsów . Innymi słowy, docenianie korzyści płynących z sukcesu przedsięwzięcia jest zwiększone, ale ocena ryzyka niepowodzenia pozostaje w tyle.
Model systemów podwójnych stawia hipotezę, że wczesne dojrzewanie układu społeczno-emocjonalnego (w tym obszarów mózgu, takich jak prążkowie ) zwiększa pociąg młodzieży do ekscytujących, przyjemnych i nowatorskich czynności w czasie, gdy systemy kontroli poznawczej (w tym obszary mózgu, takie jak kora przedczołowa ) nie są w pełni rozwinięty, a zatem nie może regulować tych pożądliwych i potencjalnie niebezpiecznych impulsów. Czasowa luka w rozwoju społeczno-emocjonalnych i poznawczych systemów kontroli stwarza okres zwiększonej podatności na podejmowanie ryzyka w połowie okresu dojrzewania. W modelu dwusystemowym „wrażliwość na nagrodę” i „ kontrola poznawcza ” odnoszą się do konstruktów neurobiologicznych, które są mierzone w badaniach struktury i funkcji mózgu. Inne modele podobne do modelu systemów dualnych to model nierównowagi dojrzewania, model sterowanych systemów dualnych i model triadyczny.
Perspektywa historyczna
Model podwójnych systemów powstał na podstawie dowodów z neuronauki poznawczej dotyczącej rozwoju, które dostarczają wglądu w to, w jaki sposób wzorce rozwoju mózgu mogą wyjaśniać aspekty podejmowania decyzji przez nastolatków. W 2008 r. laboratorium Laurence'a Steinberga na Temple University i laboratorium BJ Caseya w Cornell oddzielnie zaproponowały podobne teorie podwójnych systemów do podejmowania ryzykownych decyzji przez nastolatków. Casey i in. nazwali swój model modelem nierównowagi dojrzewania.
Większość dowodów na model podwójnego systemu pochodzi z fMRI. Jednak w 2020 r. model zyskał poparcie w badaniu dotyczącym pomiarów strukturalnych tkanki mózgowej. Analiza wolumetryczna i pomiary właściwości mechanicznych z elastografii rezonansu magnetycznego wykazały, że indywidualne różnice w rozwoju mikrostrukturalnym tkanek korelowały z podejmowaniem ryzyka przez młodzież, tak że osoby, których ośrodki podejmowania ryzyka były bardziej strukturalnie rozwinięte w porównaniu z ośrodkami kontroli poznawczej, były bardziej narażone na ryzyko.
Modele
Model nierównowagi dojrzewania
Zarówno model dwusystemowy, jak i model nierównowagi dojrzewania zakładają wolniej rozwijający się system kontroli poznawczej, który dojrzewa w późnym okresie dojrzewania. Model systemu podwójnego proponuje rozwój systemu społeczno-emocjonalnego w kształcie odwróconego U, tak że reagowanie na nagrodę wzrasta we wczesnym okresie dojrzewania, a następnie spada. Model nierównowagi dojrzewania przedstawia system społeczno-emocjonalny, który osiąga szczyt w połowie okresu dojrzewania, a następnie osiąga stan plateau w wieku dorosłym. Co więcej, model dualny sugeruje, że rozwój kontroli poznawczej i systemów społeczno-emocjonalnych jest niezależny, podczas gdy nierównowaga dojrzewania sugeruje, że dojrzewanie systemu kontroli poznawczej prowadzi do osłabienia reakcji społeczno-emocjonalnej.
Napędzany model systemów podwójnych
Ostatnio zaproponowano inną odmianę modelu systemów dualnych, zwaną „driven dual systems model”. Model ten proponuje trajektorię socjoemocjonalnego reagowania systemu w kształcie odwróconego U, podobną do modelu systemów dualnych, ale stawia hipotezę, że trajektoria kontroli poznawczej ustabilizowała się w połowie okresu dojrzewania. Ta trajektoria kontroli poznawczej różni się od tej proponowanej przez model dualny i model nierównowagi dojrzewania, który nadal wzrasta do wczesnych lat 20. XX wieku. Podobnie jak w przypadku modelu podwójnych systemów sterowanych, zaproponowano model obejmujący hiperaktywny system społeczno-emocjonalny, który podważa zdolność regulacyjną systemu kontroli poznawczej. Te późniejsze modele stawiają hipotezę, że rozwój kontroli poznawczej kończy się w połowie okresu dojrzewania i przypisują zwiększone podejmowanie ryzyka w okresie dojrzewania nadmiernemu pobudzeniu systemu społeczno-emocjonalnego. Model podwójnego systemu i model nierównowagi dojrzewania sugerują, że rozwój kontroli poznawczej trwa do wczesnej dorosłości, a zwiększone podejmowanie ryzyka w okresie dojrzewania można przypisać nierównowadze rozwojowej, w której system społeczno-emocjonalny znajduje się na szczycie rozwoju, ale trajektoria rozwoju systemu kontroli poznawczej pozostaje w tyle. .
Model triadyczny
„Model triadyczny”, który obejmuje trzeci układ mózgu odpowiedzialny za przetwarzanie emocji i przede wszystkim związany z ciałem migdałowatym . Model triadyczny sugeruje, że ten system emocji zwiększa impulsywność w okresie dojrzewania, zwiększając postrzegany koszt opóźniania podejmowania decyzji . Model ten zakłada, że impulsywność i poszukiwanie ryzyka w okresie dojrzewania wynika z połączenia hiperaktywnych systemów nagradzania, które powodują, że młodzież zbliża się do bodźców apetytywnych, systemów przetwarzania emocji powoduje zwiększenie postrzeganych przez młodzież kosztów opóźniania zachowań i ograniczania unikania potencjalnie negatywnych bodźców oraz słabo rozwinięte zdolności poznawcze. system kontroli, który nie jest w stanie regulować zachowań związanych z poszukiwaniem nagrody.
Podejmowanie ryzyka przez młodzież
Podejmowanie ryzyka w niektórych, ale nie we wszystkich domenach osiąga szczyt w okresie dojrzewania. Przede wszystkim wskaźniki śmiertelności i zachorowalności znacznie wzrastają od dzieciństwa do wieku młodzieńczego, pomimo wzrostu zdolności fizycznych i umysłowych w tym okresie. Główną przyczyną tego wzrostu śmiertelności/zachorowalności wśród nastolatków są urazy, którym można zapobiec. Według Centrum Kontroli Chorób w 2014 r. około 40% wszystkich zgonów nastolatków (w wieku 15-19 lat) było spowodowanych niezamierzonymi wypadkami. W latach 1999-2006 prawie połowa wszystkich zgonów nastolatków (w wieku 12-19 lat) była spowodowana przypadkowymi obrażeniami. Spośród tych nieumyślnych obrażeń około 2/3 jest spowodowanych wypadkami samochodowymi , po których następują niezamierzone zatrucia , niezamierzone utonięcia , inne wypadki związane z transportem lądowym oraz niezamierzone wystrzały z broni palnej.
Model dwusystemowy sugeruje, że wiek dojrzewania to okres największej biologicznej skłonności do podejmowania ryzyka, ale starsza młodzież może wykazywać wyższy poziom podejmowania ryzyka w świecie rzeczywistym (np. upijanie się jest najczęstsze we wczesnych latach 20.). ze względu na większą skłonność do podejmowania ryzyka, ale ze względu na większe możliwości. Na przykład osoby w wieku 20 lat w porównaniu ze średnim okresem dojrzewania mają mniejszy nadzór dorosłych, większe zasoby finansowe i większe przywileje prawne. Model systemów podwójnych opiera się na eksperymentalnych paradygmatach neuronauki rozwojowej w poszukiwaniu dowodów na tę większą biologiczną skłonność do podejmowania ryzyka.
Istnieje również spójny związek między wiekiem a przestępczością, a młodzież i młodzi dorośli częściej angażują się w przestępstwa z użyciem przemocy i bez przemocy. Odkrycia te są powiązane ze wzrostem poszukiwania doznań , czyli tendencji do poszukiwania nowych, ekscytujących i satysfakcjonujących bodźców w okresie dojrzewania oraz ciągłego rozwoju kontroli impulsów, czyli zdolności do regulowania własnego zachowania. Model dualny wskazuje na rozwój mózgu jako mechanizm tego skojarzenia.
Poszukiwanie nagrody
Wśród wielu gatunków, w tym ludzi, gryzoni i naczelnych innych niż ludzie, nastolatki wykazują szczyty zachowań związanych z poszukiwaniem nagrody. Na przykład dorastające szczury są bardziej wrażliwe niż dorosłe szczury na bodźce nagradzające i wykazują wzmocnione reakcje behawioralne na nowości i rówieśników. Dorastający ludzie wykazują szczyty samookreślonego poszukiwania doznań, zwiększonej aktywacji neuronalnej w zakresie nagród pieniężnych i społecznych, większego czasowego dyskontowania opóźnionych nagród i zwiększonych preferencji dotyczących głównych nagród (np. słodkich substancji).
Poszukiwanie doznań to rodzaj poszukiwania nagrody, który obejmuje tendencję do poszukiwania nowych, ekscytujących i satysfakcjonujących bodźców. Stwierdzono, że poszukiwanie doznań nasila się przed okresem dojrzewania, osiąga szczyt w jego połowie, a zanika we wczesnej dorosłości.
Impulsywność
Stwierdzono, że impulsywność wykazuje inną trajektorię rozwoju niż poszukiwanie nagrody lub doznań. Impulsywność stopniowo spada wraz z wiekiem w sposób liniowy . Około połowy okresu dojrzewania, kiedy impulsywność i poszukiwanie doznań są u szczytu, jest teoretycznie szczytowy wiek podejmowania ryzyka zgodnie z modelem systemów dualnych.
Wpływ społeczny
Podejmowanie ryzyka przez młodzież jest bardziej prawdopodobne w obecności rówieśników w porównaniu z dorosłymi. Badania na zwierzętach wykazały, że dorastające myszy, ale nie myszy dorosłe, spożywają więcej alkoholu w obecności rówieśników niż samotnie. Stwierdzono, że u ludzi obecność rówieśników powoduje zwiększoną aktywację w prążkowiu i korze oczodołowo-czołowej do podejmowania ryzyka, a aktywacja w tych regionach przewidywała późniejsze podejmowanie ryzyka wśród nastolatków, ale nie dorosłych. Różnice wieku w aktywacji prążkowia i kory czołowej zostały zinterpretowane jako sugerujące, że zwiększone podejmowanie ryzyka w obecności rówieśników wynika raczej z wpływu rówieśników na przetwarzanie nagrody niż z wpływu rówieśników na kontrolę poznawczą.
System społeczno-emocjonalny
Termin społeczno-emocjonalna sieć lub system mózgu (znany również jako brzuszny układ afektywny) odnosi się do prążkowia, a także przyśrodkowej i oczodołowej kory przedczołowej .
Dopamina
Dowody z badań na gryzoniach wskazują , że układ dopaminergiczny , szlak łączący obszar brzusznej nakrywki z jądrem półleżącym i guzkiem węchowym , odgrywa kluczową rolę w obwodach układu nagrody w mózgu , a bogate w dopaminę prążkowie jest uważane za kluczowy czynnik przyczyniający się do wrażliwości na nagrodę w mózg.
W okresie dojrzewania układ dopaminergiczny ulega znacznej reorganizacji. Zwiększone projekcje dopaminy z obszarów mezolimbicznych (np. prążkowia) do kory przedczołowej zaobserwowano w środkowej i późnej fazie dojrzewania. Te prognozy są przycinane/zanikają we wczesnej dorosłości. U ludzi i gryzoni zaobserwowano specyficzne dla młodzieży piki receptorów dopaminowych w prążkowiu. Ponadto stężenia dopaminy wystające do kory przedczołowej wzrastają w okresie dojrzewania, podobnie jak wypustki dopaminy z kory przedczołowej do prążkowia (czyli jądra półleżącego).
Nadwrażliwość na nagrodę lub nadwrażliwość
Prążkowie zostało powiązane z przetwarzaniem nagród, uczeniem się i motywacją.
Nadpobudliwość
Badania neuroobrazowe z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) wykazały, że brzuszne prążkowie jest bardziej aktywne wśród nastolatków w porównaniu z dziećmi i dorosłymi, gdy otrzymują nagrody pieniężne, nagrody główne i nagrody społeczne. Szczyty aktywności prążkowia związane ze zwiększonym podejmowaniem ryzyka przez samych pacjentów.
Hipoaktywność
Niektóre badania wykazały, że w oczekiwaniu na nagrody aktywność prążkowia jest słabsza w porównaniu z dziećmi i dorosłymi, co wiąże się z większymi zachowaniami związanymi z podejmowaniem ryzyka. Teoria łącząca tę hipoaktywację z większym podejmowaniem ryzyka polega na tym, że nastolatki doświadczają mniej satysfakcjonujących doświadczeń z przewidywania nagród i dlatego są zmotywowani do poszukiwania doświadczeń bardziej wywołujących nagrodę, aby osiągnąć ten sam poziom odczuwania nagrody, co inne grupy wiekowe.
Aktualny konsensus
Chociaż istnieją dowody zarówno na nadreaktywność nastolatków na nagrody, jak i na słabą reakcję na nagrody, neurologia rozwojowa generalnie zbliżyła się do poglądu na nadreaktywność. Innymi słowy, nastolatki są częściowo motywowane do angażowania się w większe zachowania związane z poszukiwaniem nagrody z powodu zmian rozwojowych w prążkowiu, które przyczyniają się do nadwrażliwości na nagrodę.
System kontroli poznawczej
System kontroli poznawczej odnosi się do bocznej kory przedczołowej, bocznej ciemieniowej i przedniego zakrętu obręczy. Najczęściej badanym regionem jest kora przedczołowa, która podlega znacznemu rozwojowi w okresie dojrzewania. Rozwój kory przedczołowej jest powiązany ze zdolnością do regulowania zachowania i angażowania się w kontrolę hamującą.
W wyniku przycinania synaptycznego i mielinizacji kory przedczołowej zaobserwowano poprawę funkcji wykonawczych w okresie dojrzewania.
Przycinanie synaptyczne
Podczas rozwoju mózg ulega nadprodukcji neuronów i ich połączeń synaptycznych, a następnie przycina te, które są niepotrzebne do optymalnego funkcjonowania. Ten proces rozwojowy skutkuje redukcją istoty szarej w stosunku do rozwoju. W okresie dojrzewania ten proces przycinania jest wyspecjalizowany, ponieważ niektóre obszary tracą około połowy połączeń synaptycznych, ale inne wykazują niewielkie zmiany. Całkowita objętość istoty szarej podlega znacznemu przycinaniu, począwszy od okresu dojrzewania . Proces utraty istoty szarej (tj. dojrzewania) zachodzi w różny sposób w różnych obszarach mózgu, przy czym bieguny czołowe i potyliczne wcześnie gubią istotę szarą, ale kora przedczołowa traci istotę szarą dopiero pod koniec okresu dojrzewania.
Mielinizacja
Oprócz przycinania synaptycznego, mózg podlega mielinizacji , która wpływa na szybkość przepływu informacji przez obszary mózgu. Mielinizacja obejmuje aksony neuronowe łączące pewne obszary mózgu, które zostają izolowane białą, tłuszczową substancją zwaną mieliną, która zwiększa szybkość i wydajność transmisji wzdłuż aksonów. Mielinizacja dramatycznie wzrasta w okresie dojrzewania. Mielinizacja przyczynia się do rozwojowego przerzedzania lub redukcji istoty szarej w korze przedczołowej w okresie dojrzewania.
Linki do kontroli hamującej
Dowody potwierdzające teorię modelu dualnego opóźnionego dojrzewania układu kontroli poznawczej są poparte dowodami na zmiany strukturalne, takie jak ścieńczenie kory, a także mniej rozproszona aktywacja obszarów czołowych podczas zadań kontroli hamującej od okresu dojrzewania do dorosłości. Niezależnie od wieku, zwiększona aktywacja kory przedczołowej wiąże się z lepszą wydajnością w zadaniach hamowania odpowiedzi.
Paradygmaty eksperymentalne
Nagradzaj zadania
Trzy podstawowe paradygmaty eksperymentalne są wykorzystywane do badania zachowań związanych z nagradzaniem u nastolatków (1) bierne otrzymywanie nagrody, (2) nagroda uzależniona od wykonania zadania oraz (3) podejmowanie decyzji wybierających różne rodzaje opcji nagrody.
Zadania pasywnej ekspozycji
Zadania pasywnej ekspozycji zazwyczaj obejmują wystawianie uczestnika na przyjemne bodźce (np. nagroda pieniężna, atrakcyjne twarze). Paradygmaty te obejmują również narażenie na negatywne bodźce w celach porównawczych (np. strata pieniężna, gniewne twarze). Chociaż zadania te są częściej używane do badania przetwarzania emocji niż do nagradzania, w niektórych badaniach wykorzystano pasywne zadanie automatu do gry w celu namierzenia obwodów nagrody w mózgu. Twarze były również wykorzystywane jako nagroda za paradygmaty motywacyjne. Stwierdzono, że zadania pasywnej ekspozycji aktywują prążkowia i korę oczodołowo-czołową, przy czym aktywacja prążkowia jest większa u nastolatków w odpowiedzi na bodźce nagradzające, ale aktywacja oczodołowo-czołowa jest większa u dorosłych w odpowiedzi na bodźce negatywne.
Zadania warunkowe wydajności
Nagroda powiązana z wykonaniem zadania zazwyczaj polega na tym, że uczestnicy są proszeni o wykonanie zadania w celu uzyskania nagrody (a czasami, aby uniknąć utraty nagrody). Wykonanie zadania niekoniecznie jest bezpośrednio związane z nagrodą. Przykładami tego typu zadań są m.in. paradygmat pirata, zadanie opóźniania motywacji monetarnej (MID), Iowa Gambling Task , Balloon Analogue Risk Task (BART) i Columbia Card Task. W zadaniach nagradzania związanych z wydajnością zgłoszono różnice w aktywacji do przewidywania nagrody w porównaniu z przygotowaniem do próby zdobycia nagrody.
Zadania decyzyjne
Zadania związane z podejmowaniem decyzji o nagrodzie wymagają od uczestników wyboru spośród różnych opcji nagrody. Czasami nagrody różnią się prawdopodobieństwem , wielkością lub rodzajem nagrody (np. społeczna lub pieniężna). Zadania te są zazwyczaj pomyślane tak, aby nie mieć prawidłowej lub nieprawidłowej odpowiedzi, ale aby podejmować decyzje w oparciu o preferencje uczestników. Przykłady zadań związanych z podejmowaniem decyzji obejmują zadania polegające na obniżeniu opóźnień i grę w prowadzenie. Podczas informacji zwrotnych na temat zadań decyzyjnych zaobserwowano większą aktywację prążkowia w celu nagradzania wyników u nastolatków w porównaniu z dorosłymi.
Zadania hamowania odpowiedzi
Typowymi zadaniami hamowania odpowiedzi są zadania Go/No-Go, Flanker , Stroop , Stop Signal i anti-saccade . Osoby, które dobrze wykonują te zadania, zazwyczaj aktywują korę przedczołową w większym stopniu niż osoby, które wykonują te zadania słabo. Wydajność w tych zadaniach poprawia się wraz z wiekiem.
Zadanie Go/No Go
Zadanie Go/No-Go wymaga od uczestników odpowiedzi, zwykle przez naciśnięcie przycisku lub klawisza na klawiaturze komputera, na wyznaczoną wskazówkę lub wstrzymanie odpowiedzi, nie naciskając przycisku/klawisza, na inną wskazaną wskazówkę. Warianty tego zadania obejmują litery alfabetu , kształty i twarze.
Zadanie flankujące
Flanker zadanie polega zwykle przedstawienie tarczy otoczony przez bodźce nie-docelowymi, które jest albo w tym samym kierunku, w celu (przystającej) lub w kierunku przeciwnym do tarczy (niespójne) lub żadnym kierunku (zero). Uczestnicy muszą reagować na kierunek celu, ignorując bodźce niedocelowe.
Zadania Stroopa
Zadania Stroopa wymagają od uczestników odpowiedzi na jeden aspekt prezentowanych bodźców (np. przeczytania słowa), ale zignorowania innego konkurencyjnego aspektu (np. zignorowania sprzecznego koloru).
Zatrzymaj zadanie sygnału
Zadanie Stop Signal jest podobne do zadania Go/No-Go, ponieważ uczestnicy widzą wskazówkę wskazującą na próbę startu. W przypadku prób zatrzymania uczestnicy widzą sygnał startu, ale następnie otrzymują sygnał stop (zwykle dźwięk) wskazujący, że nie powinni reagować na próbę go. Przedstawienie sygnału stop po sygnale startu sprawia, że zadanie to jest trudniejsze niż tradycyjne zadania typu Go/No-Go.
Zadanie antysakkadowe
Zadania antysakkadowe zazwyczaj wymagają od uczestników skupienia się na nieruchomym celu. Następnie po jednej stronie tarczy prezentowany jest bodziec, a uczestnik jest proszony o wykonanie sakady (albo porusz oczami, albo zareaguj naciśnięciem przycisku) w kierunku od bodźca.
Znaczenie prawne
Niedojrzałość rozwojowa i wina nastolatków były kluczowe dla trzech spraw Sądu Najwyższego Stanów Zjednoczonych : Roper przeciwko Simmonsowi , Graham przeciwko Florydzie i Miller przeciwko Alabamie . Przed Roperem w 2005 roku Sąd Najwyższy opierał się na normach zdrowego rozsądku w celu ustalenia winy nastolatków. Na przykład w sprawie Thompson przeciwko Oklahomie Trybunał zakazał wykonywania kary śmierci osobom poniżej 16 roku życia stwierdzając, że „Współczesne standardy przyzwoitości potwierdzają nasz osąd, że taka młoda osoba nie jest zdolna do działania z takim stopniem winy, który może usprawiedliwiać ostateczna kara." Jednakże w sprawie Roper Trybunał odniósł się do nauki rozwojowej jako uzasadnienia zniesienia kary śmierci dla nieletnich . W 2010 r. sąd orzekł, że życie bez zwolnienia warunkowego jest niekonstytucyjne dla nieletnich w Graham, a w 2012 r. orzekł, że stany nie mogą nakazywać nieletnim dożywocia bez zwolnienia warunkowego nawet w przypadku zabójstwa w Miller. W Miller Trybunał stwierdził: „Coraz bardziej oczywiste jest, że młodzieńcze mózgi nie są jeszcze w pełni dojrzałe w regionach i systemach związanych z funkcjami wykonawczymi wyższego rzędu, takimi jak kontrola impulsów, planowanie z wyprzedzeniem i unikanie ryzyka”.
Krytyka
Inni krytykowali model triadyczny za brak dowodów na udział systemów przetwarzania emocji (np. ciała migdałowatego) w podejmowaniu ryzyka w okresie dojrzewania.