Die Verbindung zwischen der psychischen Gesundheit von Teenagern, Gehirnfunktionen und der Umgebung
Forschung zeigt den Zusammenhang zwischen Gehirnaktivität und sozialen Faktoren bei der psychischen Gesundheit von Jugendlichen.
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Inhaltsverzeichnis
- Faktoren, die die psychische Gesundheit beeinflussen
- Die Interaktion von sozialem Umfeld und Gehirnfunktion
- Untersuchung der Beziehung zwischen Gehirnfunktion und sozialem Umfeld
- Studiendetails und Methodik
- Wichtige Ergebnisse
- Langfristige Vorhersagen
- Implikationen für zukünftige Forschung
- Fazit
- Originalquelle
Die meisten psychischen Erkrankungen beginnen in der Teenagerzeit. Etwa 75% dieser Probleme treten auf, wenn jemand noch ein junger Erwachsener ist, und die Hälfte aller psychischen Probleme kann bis zum 14. Lebensjahr erkannt werden. Wenn Teenager mit psychischen Problemen kämpfen, kann das später im Leben zu verschiedenen Herausforderungen führen. Dazu gehören geringere schulische Erfolge, Probleme mit dem Gesetz und anhaltende körperliche sowie psychische Gesundheitsprobleme. Angesichts der Bedeutung, die Psychische Gesundheit hat, haben Forscher untersucht, warum diese Probleme bei jungen Menschen auftreten.
Faktoren, die die psychische Gesundheit beeinflussen
Verschiedene Studien haben unterschiedliche Gründe für den Anstieg psychischer Probleme bei Teenagern vorgeschlagen. Ein grosser Teil der Forschung konzentrierte sich entweder auf soziale Faktoren, wie familiäre oder gemeinschaftliche Probleme, oder auf biologische Faktoren, wie die Gehirnfunktion. Drei Regionen im Gehirn – der präfrontale Kortex, die Amygdala und der Hippocampus – sind besonders wichtig während der Teenagerjahre. Diese Teile des Gehirns helfen, Emotionen zu regulieren und Verhalten zu kontrollieren. Studien zeigen, dass die Aktivierung dieser Gehirnregionen mit verschiedenen psychischen Problemen verbunden sein kann.
Allerdings haben einige neue Studien Zweifel an der Zuverlässigkeit dieser Zusammenhänge, insbesondere bei Teenagern, aufgeworfen. Die meisten Forschungsergebnisse haben die Erfahrungen von Teenagern in ihren sozialen Umfeldern nicht ausreichend berücksichtigt, die ebenfalls zu psychischen Gesundheitsrisiken beitragen können. Studien haben bedeutende Zusammenhänge zwischen Familienproblemen, Gemeinschaftsgewalt und psychischen Gesundheitsproblemen gefunden. Doch nicht alle Teenager reagieren gleich auf diese Umfelder. Das führt dazu, dass Forscher genau untersuchen, wie Gehirnfunktion und soziale Erfahrungen zusammenwirken.
Die Interaktion von sozialem Umfeld und Gehirnfunktion
Neuere Studien unterstützen die Idee, dass die Herausforderungen im sozialen Leben eines Teenagers die Funktionsweise seines Gehirns beeinflussen können. Zum Beispiel fand eine Studie heraus, dass wenn eine Gemeinschaft hart ist und das Gehirn eines Teenagers weniger Aktivität in den Bereichen zeigt, die mit der Entscheidungsfindung zu tun haben, er mehr Verhaltensprobleme haben könnte. Eine andere Studie deutete darauf hin, dass geringere Gehirnaktivität in emotionalen Verarbeitungsregionen diese Probleme bei Teenagern mexikanischer Herkunft verstärken kann. Das Interesse daran, wie Erfahrungen in sozialen Umfeldern mit der Gehirnentwicklung interagieren, wächst.
Um diese Interaktion besser zu verstehen, nutzen Forscher fortschrittliche Methoden zur Analyse komplexer Daten. Ein Ansatz nennt sich manifold learning, das hilft, versteckte Strukturen in grossen Mengen biologischer Daten zu entdecken. Eine spezifische Methode namens PHATE ist dafür entwickelt worden, unordentliche Daten zu verarbeiten und hat sich als nützlich zur Analyse von Gehirnbildern erwiesen. Diese Methode hilft Forschern, Muster in der Gehirnaktivität, die mit Gedanken und Gefühlen zusammenhängen, zu visualisieren und zu verstehen.
Untersuchung der Beziehung zwischen Gehirnfunktion und sozialem Umfeld
In einer aktuellen Studie schauten Forscher sich die Beziehung zwischen sozialen Umfeldern und der Gehirnfunktion bei Teenagern an. Sie nutzt Daten aus einer grossen Studie, die viele Jugendliche einbezog. Die Forscher beobachteten, dass die Gehirnaktivität bei bestimmten Aufgaben – wie dem Erinnern und Verarbeiten von Emotionen – mit der Leistung der Teenager in diesen Aufgaben verbunden war.
Anschliessend kombinierten sie Daten zur Gehirnaktivierung mit Daten zum sozialen Umfeld, um ein vollständigeres Bild zu erstellen. Dieser neue Ansatz, genannt exogenous PHATE (E-PHATE), verband beide Arten von Informationen und betrachtete, wie familiäre Probleme und Gemeinschaftsbedingungen die Gehirnentwicklung und psychische Gesundheit beeinflussen. Die Ergebnisse zeigten, dass diese Integration das Verständnis von psychischen Problemen bei Jugendlichen erheblich verbesserte.
Studiendetails und Methodik
Die Studie hatte viele Teenager, die an einem grösseren Forschungsprojekt teilnahmen. Daten wurden gesammelt, als die Teilnehmer 9 bis 10 Jahre alt waren. Die Forscher konzentrierten sich sowohl auf Gehirnbilder als auch auf Informationen über die familiären und gemeinschaftlichen Situationen der Teenager. Sie untersuchten Dinge wie familiäre Konflikte, Unterstützung durch Betreuer, Sicherheitsgefühl in der Nachbarschaft und die allgemeinen Bedingungen in der Nachbarschaft.
Die Forscher massen auch psychische Symptome mittels einer bekannten Umfrage, die von den Eltern über das Verhalten ihrer Kinder ausgefüllt wurde. Dies umfasste die Bewertung allgemeiner Probleme ebenso wie spezifischer Typen von Problemen wie Aggression und Angst.
Die Wissenschaftler setzten eine emotionale Arbeitsgedächtnisaufgabe ein, um zu sehen, wie gut die Teenager Informationen verarbeiten und ihre Emotionen steuern konnten. Sie überwachten die Gehirnaktivität während Scans, während die Teilnehmer mit emotionalen und neutralen Bildern interagierten. Das half ihnen, die Aktivierung in bestimmten Gehirnregionen, die mit Gedächtnis und Emotionen zusammenhängen, zu messen.
Wichtige Ergebnisse
Die Ergebnisse zeigten, dass die Nutzung von E-PHATE erheblich verbesserte, wie gut Forscher psychische Probleme basierend auf der Gehirnaktivität vorhersagen konnten. Zum Beispiel deutete die ursprüngliche Gehirndatenanalyse nur auf einen Zusammenhang zwischen Gehirnfunktion und Gesamtproblemwerten für psychische Gesundheit in bestimmten Regionen hin. Bei Verwendung von E-PHATE waren die Beziehungen jedoch viel stärker.
E-PHATE erlaubte den Forschern zu sehen, wie soziale Umgebungsfaktoren zu stärkeren Verbindungen mit der Gehirnaktivierung und psychischen Symptomen führten. Es bestätigte, dass das Hinzufügen von Informationen über das soziale Umfeld einen Unterschied im Verständnis der Beziehung zwischen Gehirnfunktion und psychischen Gesundheitsproblemen machte.
Als es speziell um externalisierende Probleme ging, die Aggression und Regelbruch umfassen, übertraf E-PHATE eindeutig sowohl die ursprünglichen Gehirndaten als auch die standardmässigen Methoden des manifold learning. Selbst wenn spezifische Faktoren über soziale Umfelder isoliert wurden, brachte das fünfmerkmale Modell in E-PHATE bedeutendere Ergebnisse.
Langfristige Vorhersagen
Die Studie untersuchte auch genauer, ob die bei 9-10 Jahren identifizierten Signale dabei helfen könnten, zwei Jahre später psychische Probleme vorherzusagen. Durch die Untersuchung von Veränderungen über die Zeit fanden die Forscher heraus, dass die E-PHATE-Einbettungen zukünftige Probleme vorhersagen konnten – nicht nur allgemeine Probleme, sondern auch spezifische Arten wie externalisierende Verhaltensweisen.
Für viele der untersuchten Gehirnregionen zeigte E-PHATE verbesserte Vorhersagen für zukünftige psychische Gesundheitszustände im Vergleich zu vorherigen Methoden. Das deutet darauf hin, dass das Verständnis des Zusammenspiels von Gehirnfunktion und sozialen Umfeldern zu besseren Einsichten darüber führen kann, wie sich die psychische Gesundheit im Laufe der Zeit entwickelt.
Implikationen für zukünftige Forschung
Diese Forschung hebt wichtige Verbindungen zwischen dem Umfeld eines Teenagers, seiner Gehirnfunktion und psychischen Gesundheitsproblemen hervor. Das Verständnis dieser Interaktionen ist entscheidend, um Methoden zur frühen Identifizierung von Risiken zu entwickeln und bessere Interventionen zu schaffen.
Forscher werden ermutigt, weiterhin die Beziehungen zwischen Gehirnaktivität und sozialen Bedingungen zu erkunden. Während sich diese Studie auf spezifische Gehirnregionen konzentrierte, bleibt die Notwendigkeit bestehen, auch andere Gehirnbereiche und ihre Rollen im Verhalten und in der psychischen Gesundheit zu berücksichtigen.
Darüber hinaus bedeutet das beobachtende Design der Studie, dass Forscher keine einfachen Schlussfolgerungen über Ursache und Wirkung ziehen können. Zukünftige Studien könnten davon profitieren, grössere Entwicklungsfenster einzubeziehen, um zu verstehen, wie sich diese Beziehungen im Laufe der Adoleszenz entwickeln.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination von Erkenntnissen aus der Gehirnwissenschaft und sozialen Kontexten das Verständnis von psychischen Gesundheitsproblemen bei Jugendlichen erheblich verbessern kann. Die Entwicklung von E-PHATE stellt einen bedeutenden Fortschritt in diesem Forschungsbereich dar und ermöglicht eine effektivere Analyse komplexer Daten.
Diese Arbeit zeigt die Wichtigkeit, sowohl den Geist als auch das Umfeld zu betrachten, wenn man psychische Gesundheit bei jungen Menschen studiert. Indem man die Schwierigkeiten, mit denen sie konfrontiert sind, angeht, können Forscher frühe Anzeichen von Problemen identifizieren und bessere Lösungen finden, um Teenagern in ihren emotionalen und psychologischen Herausforderungen zu helfen.
Titel: Manifold learning uncovers nonlinear interactions between the adolescent brain and environment that predict emotional and behavioral problems
Zusammenfassung: BackgroundTo progress adolescent mental health research beyond our present achievements - a complex account of brain and environmental risk factors without understanding neurobiological embedding in the environment - we need methods to unveil relationships between the developing brain and real-world environmental experiences. MethodsWe investigated associations among brain function, environments, and emotional and behavioral problems using participants from the Adolescent Brain and Cognitive Development Study (N=2,401 female). We applied manifold learning, a promising technique for uncovering latent structure from high-dimensional biomedical data like functional magnetic resonance imaging (fMRI). Specifically, we developed exogenous PHATE (E-PHATE) to model brain-environment interactions. We used E-PHATE embeddings of participants brain activation during emotional and cognitive processing to predict individual differences in cognition and emotional and behavioral problems, both cross-sectionally and longitudinally. ResultsE-PHATE embeddings of participants brain activation and environments at baseline show moderate-to-large associations with total, externalizing, and internalizing problems at baseline, across several subcortical regions and large-scale cortical networks, relative to the zero-to-small effects achieved by voxel or PHATE methods. E-PHATE embeddings of the brain and environment at baseline also relate to emotional and behavioral problems two years later. These longitudinal predictions show a consistent, moderate effect in the frontoparietal and attention networks. ConclusionsAdolescent brains embedding in the environment yields enriched insight into emotional and behavioral problems. Using E-PHATE, we demonstrate how the harmonization of cutting-edge computational methods with longstanding developmental theories advances detection and prediction of adolescent emotional and behavioral problems.
Autoren: Erica L. Busch, M. I. Conley, A. Baskin-Sommers
Letzte Aktualisierung: 2024-06-21 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.29.582854
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.29.582854.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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