신경학적 관점에서 본 청소년의 극대주의와 모순 정신

가장 신비롭고 완전히 이해되지 않은 "현상" 중 하나가 인간의 뇌입니다. 이 복잡한 기관을 둘러싸고는 많은 의문이 있습니다. 우리는 왜 꿈을 꾸는가? 감정은 어떻게 의사 결정에 영향을 미치는가? 어떤 신경 세포가 빛과 소리를 인식하는 역할을 하는가? 어떤 사람들은 청어를 좋아하는 반면 어떤 사람들은 올리브를 좋아하는 이유는 무엇인가? 이 모든 질문은 뇌와 관련이 있습니다. 뇌는 인체의 중앙 처리 장치이기 때문입니다. 수년 동안 과학자들은 군중 속에서 돋보이는 사람들(독학으로 공부한 천재부터 계산적인 정신병자까지)의 뇌에 특별한 관심을 기울여 왔습니다. 하지만 나이에 따라 특이한 행동을 보이는 사람들이 있는데, 바로 청소년입니다. 많은 청소년들은 높은 수준의 모순감과 모험심, 그리고 스스로의 힘으로 모험을 찾고자 하는 저항할 수 없는 욕망을 가지고 있습니다. 펜실베이니아 대학의 과학자들은 청소년의 신비한 뇌와 뇌에서 일어나는 과정을 자세히 살펴보기로 했습니다. 우리는 그들이 보고서를 통해 무엇을 알아냈는지 알아냅니다. 갑시다.

연구기반

모든 기술 장치와 신체 기관은 효과적으로 작동할 수 있도록 하는 고유한 구조를 가지고 있습니다. 인간의 대뇌 피질은 단봉형에서 시작하여 기능적 계층 구조에 따라 구성됩니다. 감각 피질* 그리고 트랜스모달로 끝남 연합 피질*.

감각 피질*은 감각(눈, 혀, 코, 귀, 피부, 전정기관)으로부터 받은 정보를 수집하고 처리하는 역할을 하는 대뇌 피질의 일부입니다.

연합피질*은 계획된 움직임의 구현에 관여하는 뇌의 두정피질의 일부입니다. 우리가 어떤 움직임을 하려고 할 때, 우리의 뇌는 그 순간 움직일 신체와 신체 부위가 어디에 있는지 알아야 하며, 상호작용을 계획하고 있는 외부 환경의 물체가 어디에 있는지도 알아야 합니다. 예를 들어, 컵을 집어 올리고 싶은데, 뇌는 이미 손과 컵의 위치를 ​​알고 있습니다.

이러한 기능적 계층은 경로의 해부학적 구조에 의해 결정됩니다. 백질*동기화된 신경 활동을 조정하고 인식*.

백질* —회색질이 신경 세포로 구성되어 있다면, 백질은 미엘린으로 덮인 축삭으로 구성되어 있으며, 이를 통해 세포체에서 다른 세포와 기관으로 자극이 전달됩니다.

인식* (인지)는 주변 세계에 대한 새로운 지식을 습득하는 것과 관련된 일련의 과정입니다.

영장류 대뇌 피질의 진화와 인간 뇌의 발달은 감각 표현 과정과 추상적인 목표 지향적 규칙의 기초가 되는 다중 모달 연관 영역의 목표 지향적 확장 및 재구성이 특징입니다.

뇌 발달 과정에는 많은 시간이 걸리며, 이 과정에서 뇌 시스템을 개선하는 많은 과정이 일어납니다. 미엘린화*, 시냅스 가지치기* 기타

골수화* — 과소돌기세포(신경계의 보조 세포 유형)는 축삭의 한 부분 또는 다른 부분을 감싸고 있으며, 그 결과 하나의 과소돌기세포가 한 번에 여러 개의 뉴런과 통신할 수 있습니다. 축삭이 더 활동적일수록 더 강하게 미엘린화되어 효율성이 높아집니다.

시냅스 가지치기* - 신경계의 효율성을 높이기 위해 시냅스/뉴런의 수를 줄입니다. 즉, 불필요한 연결을 제거합니다. 즉, 이는 "양이 아닌 질"의 원칙을 구현한 것입니다.

뇌의 발달 기간 동안 기능적 사양은 전두엽 연합 피질에서 형성되며 이는 고차 실행 기능(예: 작업 기억*, 인지적 유연성* и 억제 제어*.

작업 기억* — 정보를 일시적으로 저장하기 위한 인지 시스템. 이러한 유형의 기억은 진행 중인 사고 과정의 순간에 활성화되며 의사 결정과 행동 반응 형성에 관여합니다.

인지적 유연성* - 한 가지 생각에서 다른 생각으로 전환하거나 동시에 여러 가지를 생각할 수 있는 능력.

억제 제어* (억제 반응)은 자극에 대한 충동적인(자연적, 습관적 또는 지배적인) 행동 반응을 억제하여 특정 상황(외부 자극)에 보다 적절한 반응을 구현하는 사람의 능력을 제어하는 ​​실행 기능입니다.

뇌의 구조적, 기능적 연결에 대한 연구는 꽤 오래 전부터 시작되었습니다. 네트워크 이론의 등장으로 신경생물학적 시스템의 구조적, 기능적 연결을 시각화하고 이를 범주별로 분류하는 것이 가능해졌습니다. 본질적으로 구조적 기능적 연결성은 뇌 영역 내에서 해부학적 연결의 분포가 동기화된 신경 활동을 뒷받침하는 정도를 말합니다.

다양한 시공간적 척도에서 구조적 연결성과 기능적 연결성 측정 사이에 강력한 관계가 발견되었습니다. 다시 말해, 더욱 현대적인 연구 방법을 통해 뇌의 특정 영역을 해당 영역의 연령과 크기에 따른 기능적 특성에 따라 분류하는 것이 가능해졌습니다.

그러나 과학자들은 현재 인간의 뇌 발달 과정에서 백질 구조의 변화가 어떻게 신경 활동의 조정된 변동을 뒷받침하는지에 대한 자료가 거의 없다고 말합니다.

구조-기능적 연결성은 기능적 의사소통의 기초이며, 피질 영역의 영역 간 백질 연결성 프로필이 영역 간 기능적 연결성의 강도를 예측할 때 발생합니다. 즉, 백질의 활동은 뇌의 실행 기능의 활성화에 반영되어 구조적 기능적 연결의 강도 정도를 평가하는 것이 가능해집니다.

구조적-기능적 관계를 설명하기 위해 과학자들은 세 가지 가설을 제시했고, 이는 연구 중에 검증되었습니다.

첫 번째 가설은 구조적-기능적 관계가 피질 영역의 기능적 특수화를 반영할 것이라고 말합니다. 즉, 특수 감각 계층의 초기 발달을 결정하는 과정으로 인해 체성 감각 피질에서 구조적-기능적 연결이 강해질 것입니다. 대조적으로, 구조-기능 결합은 전이모달 연합 피질에서는 낮을 것이며, 이 경우 기능적 의사소통은 빠른 진화적 확장으로 인한 유전적, 해부학적 제약으로 인해 약화될 수 있습니다.

두 번째 가설은 발달 중 장기적인 활동 의존적 미엘린화에 기초하고 있으며, 구조적-기능적 연결의 발달이 횡단 연합 피질에 집중될 것이라고 가정합니다.

세 번째 가설: 구조적-기능적 관계는 피질 영역의 기능적 특수화를 반영한다. 따라서 전두엽 연합 피질의 더 강력한 구조적 기능적 연결이 실행 기능 구현에 필요한 전문적인 계산에 관여할 것이라고 가정할 수 있습니다.

연구 결과

청소년의 구조-기능 상호작용 발달을 특성화하기 위해 과학자들은 뇌 영역 전체의 구조적 연결이 신경 활동의 조정된 변동을 뒷받침하는 정도를 정량화했습니다.

727세에서 8세 사이의 23명의 참가자로부터 얻은 다중 모드 신경 영상 데이터를 사용하여 각 피질 영역 쌍 사이의 확률적 확산 추적 및 기능적 연결성 평가가 수행되었습니다. 작업 n-back*, 작업 기억 활동과 관련이 있습니다.

문제 n-back* — 뇌의 특정 영역의 활동을 자극하고 작업 기억력을 테스트하는 방법입니다. 피험자에게는 일련의 자극(시각적, 청각적 등)이 제공됩니다. 그는 특정 자극이 n위치 전에 존재했는지 여부를 판단하고 표시해야 합니다. 예를 들어: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR(3-백 문제, 특정 문자가 앞의 3개 위치에 나타남).

휴식 상태의 기능적 연결성은 신경 활동의 자발적인 변동을 반영합니다. 그러나 작업 기억 과제 동안 기능적 연결성은 실행 기능에 관여하는 특정 신경 연결이나 집단을 강화할 수 있습니다.

그림 #1: 인간 뇌의 구조적 기능적 연결성 측정.

연구 참여자의 MRI 데이터에서 기능적 동질성을 기반으로 400개 영역 피질 구획을 사용하여 구조적 및 기능적 뇌 네트워크의 노드를 정의했습니다. 각 연구 참여자에 대해 구조적 또는 기능적 연결성 행렬의 각 행에서 지역적 연결성 프로필을 추출하여 한 신경망 노드에서 다른 모든 노드로의 연결성 강도 벡터로 표현했습니다.

우선, 과학자들은 구조적 기능적 연결의 공간적 분포가 피질 조직의 기본적 특성과 일치하는지 여부를 확인했습니다.

이미지 #2

피질 전체에서 지역 구조적 연결 프로필과 기능적 연결 프로필 간의 관계가 매우 다양하다는 점은 주목할 가치가 있습니다.2A). 1차 감각 피질과 내측 전두엽 피질에서 더 강한 연결성이 관찰되었습니다. 그러나 측면, 관자엽, 전두엽-두정엽 영역에서는 연결이 매우 약했습니다.

구조적 기능적 연결성과 기능적 전문화 사이의 관계를 보다 명확하게 평가하기 위해 "참여" 계수를 계산했습니다. 참여 계수는 뇌의 기능적으로 전문화된 영역 사이의 연결성을 정량적으로 결정한 것을 그래픽으로 표현한 것입니다. 각 뇌 영역은 7개의 고전적 기능적 신경망에 할당되었습니다. 참여율이 높은 뇌 노드는 서로 다른 모듈 간 연결성(뇌 영역 간의 연결성)을 보이며, 따라서 영역 간의 정보 전달 과정과 그 역학에 영향을 미칠 수 있습니다. 이와 대조적으로 참여율이 낮은 노드는 여러 영역 간 연결보다는 뇌 영역 자체 내에서 더 많은 지역적 연결을 보여줍니다. 간단히 말해서, 계수가 높으면 뇌의 여러 영역이 서로 활발하게 상호 작용합니다. 낮으면 주변 지역과 연결되지 않은 지역 내에서 활동이 발생합니다.2C).

다음으로, 구조적 기능적 연결성의 변동성과 거시적 기능적 위계 간의 관계를 평가했습니다. 구조-기능적 연결성은 대체로 주요 기능적 연결성 기울기를 따릅니다. 단봉 감각 영역은 상대적으로 강력한 구조-기능적 연결성을 보이는 반면 기능적 계층의 최상위에 있는 횡단 영역은 약한 연결성을 보입니다.2D).

또한 구조-기능적 관계와 피질 표면적의 진화적 확장 사이에 강력한 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌습니다.2E). 고도로 보존된 감각 영역은 구조-기능 연결성이 비교적 강한 반면, 고도로 확장된 횡단적 영역은 연결성이 약했습니다. 이러한 관찰 결과는 구조적-기능적 관계가 기능적 전문화와 진화적 확장의 피질 계층을 반영한다는 가설을 완전히 뒷받침합니다.

이미지 #3

과학자들은 이전 연구가 주로 성인 뇌의 구조적 기능적 연결성을 연구하는 데 초점을 맞췄다는 점을 다시 한번 상기시켰습니다. 같은 연구에서는 아직 발달 과정에 있는 뇌, 즉 청소년의 뇌에 대한 연구에 중점을 두었습니다.

청소년 뇌에서는 연령에 따른 구조적 기능적 연결의 차이가 측두엽, 하측두정엽, 전전두엽 피질에 널리 분포되어 있는 것으로 나타났다.3А). 연결성 이득은 피질 영역 전체에 불균형적으로 분포되었습니다. 즉, 기능적으로 구별되는 피질 영역의 고유한 하위 집합에 존재했습니다.3V), 성인 인간의 뇌에서는 관찰되지 않았습니다.

구조적 기능적 연결의 연령 차이의 크기는 기능 참여 계수와 강력하게 상관 관계가 있었습니다.3S) 및 함수적 기울기(3D).

구조적-기능적 연결에서 연령에 따른 차이의 공간적 분포는 피질의 진화적 확장과도 일치했습니다. 확장 연합 피질에서는 연령에 따른 연결성 증가가 관찰되었지만, 고도로 보존된 감각 운동 피질에서는 연령에 따른 연결성 감소가 관찰되었습니다.3E).

연구의 다음 단계에서는 294명의 참가자를 대상으로 첫 번째 뇌 검사를 받은 지 1.7년 후에 뇌 검사를 다시 실시했습니다. 이러한 방식으로 연령에 따른 구조적 기능적 연결성 변화와 개인 내 발달 변화 사이의 관계를 확인하는 것이 가능했습니다. 이러한 목적을 위해 구조적 기능적 연결성의 종단적 변화에 대한 평가가 수행되었습니다.

이미지 #4

구조-기능적 관계의 횡단면 및 종단적 연령 관련 변화 사이에 유의한 상관관계가 발견되었습니다.4А).

구조-기능적 연결성의 종단적 변화 간의 관계를 테스트하려면 (4B) 및 기능 참여 계수의 종단적 변화(4S) 선형 회귀 분석이 사용되었습니다. 연결성의 종단적 변화는 등쪽 및 내측 전두엽 피질, 하측 두정엽 피질, 측두엽 피질을 포함한 분산된 고차 연합 영역 전체의 기능적 참여율의 종단적 변화와 일치하는 것으로 나타났습니다.4D).

이미지 #5

과학자들은 구조-기능 관계에서 나타나는 개인 차이가 행동에 미치는 영향을 이해하려고 노력했습니다. 특히, 작업 기억 과제 중의 구조적 기능적 연결성이 실행 성과를 설명할 수 있을까요? 향상된 실행 기능은 측두엽 외측 전두엽 피질, 후두대상 피질 및 내측 후두엽 피질의 더 강력한 구조적 기능적 연결성과 연관되어 있는 것으로 밝혀졌습니다.5A).

위의 관찰 결과를 종합해 보면 몇 가지 주요 결론이 도출됩니다. 첫째, 구조적 기능적 연결성의 지역적 변화는 특정 뇌 영역이 담당하는 기능의 복잡성에 반비례합니다. 간단한 감각 정보(시각 신호 등)를 처리하는 데 특화된 뇌 부분에서는 구조-기능 연결성이 더 강한 것으로 나타났습니다. 그리고 더 복잡한 과정(집행 기능과 억제 제어)에 관여하는 뇌 영역에서는 구조적 기능적 연결성이 낮았습니다.

또한 구조적 기능적 연결성이 영장류에서 관찰되는 뇌의 진화적 확장과 일치한다는 사실도 밝혀졌습니다. 인간, 영장류, 원숭이의 뇌에 대한 이전 비교 연구에서는 감각 영역(시각 체계 등)이 영장류 종 전체에서 매우 잘 보존되어 있으며 최근 진화 과정에서 크게 확장되지 않았음을 보여주었습니다. 하지만 뇌의 연관 영역(예를 들어, 전전두엽 피질)은 상당히 확장되었습니다. 아마도 이러한 확장은 인간의 복잡한 인지 능력의 출현에 직접적인 영향을 미쳤을 것입니다. 진화 과정에서 급속히 확장된 뇌 영역은 구조적 기능적 연결성이 약한 반면, 단순한 감각 영역은 연결성이 강한 것으로 나타났습니다.

어린이와 청소년의 경우, 억제 기능(즉, 자기 통제)을 담당하는 뇌의 전두엽 영역에서 구조적 기능적 연결이 매우 활발하게 증가합니다. 따라서 이러한 영역의 구조적 기능적 연결성이 장기적으로 발달하면 실행 기능과 자기 통제력이 향상될 수 있으며, 이러한 과정은 성인기까지 지속됩니다.

연구의 뉘앙스를 더 자세히 살펴보려면 다음을 살펴보는 것이 좋습니다. 과학자 보고서 и 추가 자료 그에게.

커튼콜

인간의 뇌는 항상 인류의 가장 큰 미스터리 중 하나였으며 앞으로도 그럴 것입니다. 그것은 많은 기능을 수행하고, 많은 과정을 제어하고, 엄청난 양의 정보를 저장해야 하는 엄청나게 복잡한 메커니즘입니다. 많은 부모들에게 십대 자녀의 뇌보다 더 신비로운 것은 없습니다. 그들의 행동은 때로 논리적이거나 건설적이라고 부르기 어렵지만, 이는 생물학적 발달과 사회적 형성 과정을 통해 설명할 수 있습니다.

물론 뇌의 특정 영역에서 구조적, 기능적 연결의 변화와 호르몬 변화의 영향은 젊은이들의 특이한 행동에 대한 과학적 근거가 될 수 있지만, 이것이 그들에게 지도가 필요하지 않다는 것을 의미하지는 않습니다. 인간은 본성적으로 반사회적 존재가 아니다. 누군가가 다른 사람을 피한다면, 그것은 분명히 우리의 생물학적 성향 때문은 아닙니다. 그러므로 부모가 자녀의 삶에 적극적으로 참여하는 것은 자녀 발달에 있어서 매우 중요한 측면입니다.

또한, 아이는 세 살이 되어도 이미 자신만의 성격, 욕망, 세상에 대한 자신만의 견해를 가진 개인이라는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 부모는 자녀가 자유롭게 수영하도록 내버려 두는 등 눈에 띄지 않는 존재가 되어서는 안 되지만, 동시에 자녀가 세상에 대해 배우는 것을 막는 철근 콘크리트 벽이 되어서도 안 됩니다. 때로는 밀어줘야 하고, 때로는 제지해야 하고, 때로는 완전한 자유를 줘야 하고, 때로는 부모의 권위를 보여주며 아이가 불만스러워하더라도 단호하게 "아니오"라고 말해야 합니다.

부모가 되는 건 힘든 일이지만, 좋은 부모가 되는 건 훨씬 더 힘들다. 하지만 1대가 되는 것도 그렇게 쉬운 일은 아닙니다. 신체는 외부적으로 변하고, 뇌는 변하고, 환경은 변합니다(학교가 있었고, 지금은 대학교입니다). 삶의 리듬도 변합니다. 요즘의 삶은 종종 포뮬러 XNUMX 경주와 비슷해 보입니다. 느린 속도를 위한 여유가 전혀 없습니다. 하지만 속도가 빠르면 위험도 크기 때문에 경험이 부족한 라이더는 다칠 수 있습니다. 부모의 임무는 자녀의 코치가 되어, 미래에 자녀가 미래에 대한 두려움 없이 세상에 나갈 수 있도록 차분하게 돕는 것입니다.

어떤 부모는 자신이 다른 사람보다 똑똑하다고 생각하고, 어떤 부모는 인터넷이나 이웃에게서 들은 조언이라면 무엇이든 실행에 옮기고, 어떤 부모는 양육의 미묘한 부분에 전혀 신경 쓰지 않습니다. 사람들은 서로 다르지만, 인간의 뇌의 여러 부분 사이의 의사소통이 중요한 것처럼, 교육에서 가장 중요한 역할 중 하나는 부모와 자녀 사이의 의사소통입니다.

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출처 : habr.com