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Lier la santé mentale des ados à la fonction du cerveau et à l'environnement

Des recherches montrent le lien entre l'activité cérébrale et les facteurs sociaux dans la santé mentale des adolescents.

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La plupart des troubles de la Santé mentale commencent pendant l'adolescence. Environ 75 % de ces problèmes apparaissent quand une personne est encore jeune adulte, et la moitié de tous les soucis de santé mentale peuvent être vus dès l'âge de 14 ans. Quand les Ados ont des difficultés avec leur santé mentale, ça peut entraîner divers défis plus tard dans leur vie. Ça peut inclure moins de succès à l'école, des problèmes avec la loi, et des soucis physiques et mentaux qui durent. Étant donné l'importance de traiter la santé mentale, les chercheurs se penchent sur les raisons pour lesquelles ces problèmes émergent chez les jeunes.

Facteurs influençant la santé mentale

Différentes études ont suggéré plusieurs raisons derrière l'augmentation des problèmes de santé mentale chez les ados. La plupart des recherches se sont concentrées soit sur les facteurs sociaux, comme des problèmes familiaux ou communautaires, soit sur les facteurs biologiques, comme le fonctionnement du cerveau. Trois régions du cerveau-connues sous le nom de cortex préfrontal, amygdale et hippocampe-sont particulièrement importantes pendant l’adolescence. Ces parties du cerveau aident à réguler les émotions et à contrôler le comportement. Des recherches montrent que la façon dont ces zones cérébrales s'activent peut être liée à différents problèmes de santé mentale.

Cependant, certaines nouvelles études remettent en question la fiabilité de ces connexions, surtout chez les ados. La plupart des recherches n'ont pas pris en compte les expériences des ados dans leurs environnements sociaux, ce qui peut aussi contribuer aux risques de santé mentale. Des études ont trouvé des liens significatifs entre les problèmes familiaux, la violence communautaire, et les soucis de santé mentale. Pourtant, tous les ados ne réagissent pas de la même manière à ces environnements. Cela pousse les chercheurs à examiner de près comment le fonctionnement du cerveau et les expériences sociales interagissent.

L'interaction de l'Environnement social et du fonctionnement du cerveau

Des études récentes soutiennent l'idée que les défis dans la vie sociale d'un ado peuvent affecter le fonctionnement de son cerveau. Par exemple, une étude a trouvé que quand une communauté est difficile et que le cerveau d'un ado montre une activité plus faible dans les zones liées à la prise de décision, il peut faire face à plus de problèmes de comportement. Une autre étude a indiqué qu'une activité cérébrale réduite dans les zones de traitement émotionnel peut aggraver ces problèmes pour les ados d'origine mexicaine. Il y a un intérêt croissant pour comprendre comment les expériences dans les environnements sociaux interagissent avec le développement du cerveau.

Pour mieux comprendre cette interaction, les chercheurs utilisent des méthodes avancées pour analyser des données complexes. Une approche s'appelle l'apprentissage par manifold, qui aide à simplifier et révéler des structures cachées dans de grandes quantités de données biologiques. Une méthode spécifique appelée PHATE est conçue pour traiter des données désordonnées et s'est révélée utile pour analyser les images cérébrales. Cette méthode aide les chercheurs à visualiser et comprendre les schémas dans l'activité cérébrale liée aux pensées et aux émotions.

Examiner la relation entre le fonctionnement du cerveau et l'environnement social

Dans une étude récente, les chercheurs ont examiné la relation entre les environnements sociaux et le fonctionnement du cerveau chez les ados. Ils ont utilisé des données d'une grande étude qui incluait de nombreux adolescents. Les chercheurs ont observé que l'activité cérébrale lors de tâches spécifiques-comme se souvenir et traiter des émotions-était liée à la façon dont les ados réussissaient dans ces tâches.

Ensuite, ils ont combiné les données d'activation cérébrale avec des données sur l'environnement social pour créer une image plus complète. Cette nouvelle approche, appelée PHATE exogène (E-PHATE), a combiné les deux types d'informations, regardant comment les problèmes familiaux et les conditions communautaires affectent le développement du cerveau et la santé mentale. Les résultats ont montré que cette intégration améliorait significativement la compréhension des problèmes de santé mentale chez les adolescents.

Détails de l'étude et méthodologie

L'étude impliquait de nombreux adolescents qui participaient à un projet de recherche plus large. Les données ont été collectées quand les participants avaient entre 9 et 10 ans. Les chercheurs se sont concentrés à la fois sur les images cérébrales et les informations concernant les situations familiales et communautaires des adolescents. Ils ont examiné des choses comme les conflits familiaux, le soutien des aidants, la sensation de sécurité dans le quartier, et les conditions globales du quartier.

Les chercheurs ont aussi mesuré les symptômes de santé mentale à l'aide d'un questionnaire bien connu rempli par les parents sur le comportement de leurs enfants. Cela incluait l'évaluation de problèmes généraux, ainsi que des types spécifiques de soucis comme l'agression et l'anxiété.

Les scientifiques ont utilisé une tâche de mémoire de travail émotionnelle pour voir à quel point les adolescents pouvaient traiter les informations et gérer leurs émotions. Ils ont surveillé l'activité cérébrale par des scans pendant que les participants interagissaient avec des images émotionnelles et neutres. Cela les a aidés à mesurer l'activation dans des régions spécifiques du cerveau liées à la mémoire et à l'émotion.

Principaux résultats

Les résultats ont montré que l'utilisation d'E-PHATE améliorait significativement la capacité des chercheurs à prédire les problèmes de santé mentale basés sur l'activité cérébrale. Par exemple, les données cérébrales originales ne suggéraient qu'un lien entre le fonctionnement du cerveau et les scores de problèmes de santé mentale dans certaines régions. Cependant, avec E-PHATE, les relations étaient beaucoup plus fortes.

E-PHATE a permis aux chercheurs de voir comment les facteurs de l'environnement social ont conduit à des liens plus forts avec l'activation cérébrale et les symptômes de santé mentale. Cela a confirmé que l'ajout d'informations sur l'environnement social faisait une différence dans la compréhension de la relation entre le fonctionnement du cerveau et les problèmes de santé mentale.

En ce qui concerne spécifiquement les problèmes d'extériorisation, qui incluent l'agression et la transgression des règles, E-PHATE a clairement surpassé à la fois les données cérébrales originales et les méthodes d'apprentissage par manifold standard. Même en isolant des facteurs spécifiques sur les environnements sociaux, le modèle à cinq caractéristiques utilisé dans E-PHATE a donné des résultats plus significatifs.

Prédictions à long terme

L'étude a également examiné de plus près si les signaux identifiés à 9-10 ans pouvaient aider à prédire les problèmes de santé mentale deux ans plus tard. En examinant les changements au fil du temps, les chercheurs ont trouvé que les représentations E-PHATE pouvaient prédire des problèmes futurs-pas seulement des problèmes généraux mais aussi des types spécifiques comme les comportements d'extériorisation.

Pour de nombreuses zones cérébrales examinées, E-PHATE a montré de meilleures prédictions pour les conditions de santé mentale futures comparé aux méthodes précédentes. Cela suggère que comprendre l'interaction entre le fonctionnement du cerveau et les environnements sociaux peut mener à de meilleures informations sur la façon dont la santé mentale se développe avec le temps.

Implications pour la recherche future

Cette recherche met en lumière des connexions importantes entre l'environnement d'un adolescent, son fonctionnement cérébral, et les problèmes de santé mentale. Comprendre ces interactions est crucial pour développer des méthodes permettant d'identifier les risques tôt et de créer de meilleures interventions.

Les chercheurs sont encouragés à continuer d'explorer les relations entre l'activité cérébrale et les conditions sociales. Bien que cette étude se soit concentrée sur des régions cérébrales spécifiques, il reste nécessaire de prendre en compte d'autres zones du cerveau et leurs rôles dans le comportement et la santé mentale.

De plus, le design observationnel de l'étude signifie que les chercheurs ne peuvent pas tirer de conclusions simples sur la cause et l'effet. De futures études pourraient bénéficier d'inclure des fenêtres de développement plus larges pour comprendre comment ces relations évoluent au cours de l'adolescence.

Conclusion

En conclusion, combiner les connaissances des sciences du cerveau et des contextes sociaux peut grandement améliorer la compréhension des problèmes de santé mentale chez les adolescents. Le développement d'E-PHATE représente un pas en avant significatif dans ce domaine de recherche, permettant une analyse plus efficace de données complexes.

Ce travail montre l'importance de considérer à la fois l'esprit et l'environnement quand on étudie la santé mentale des jeunes. En abordant les difficultés qu'ils rencontrent, les chercheurs peuvent aider à identifier les signes précoces de problèmes et trouver de meilleures solutions pour soutenir les ados dans la gestion de leurs défis émotionnels et psychologiques.

Source originale

Titre: Manifold learning uncovers nonlinear interactions between the adolescent brain and environment that predict emotional and behavioral problems

Résumé: 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.

Auteurs: Erica L. Busch, M. I. Conley, A. Baskin-Sommers

Dernière mise à jour: 2024-06-21 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.29.582854

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.29.582854.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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