酒精如何摧残青少年大脑

克雷格·斯滕内特 Alamy

迈克在14岁时开始饮酒。他回忆说,在他的第一次派对上,“我可能喝了10瓶啤酒。”他在高中和大学踢足球的七年间一直参加派对,他饮酒的后果就像一场“对毒品说不”运动:昏厥、逮捕、学业问题、急诊室就诊、吊销驾照和强制治疗计划。

大约10%的八年级学生、18%的十年级学生和24%的高中高年级学生酗酒。也就是说,如果他们是女性,他们每次坐着喝四杯或更多杯酒,如果他们是男性,则至少每两周一次喝五杯或更多杯酒。(对于相同的酒精剂量,女性的血液酒精水平往往高于男性,因为她们的体型较小,体内水分含量较低,以及代谢酒精的能力较差。)此外,44%的大学生至少每月两次饮用这么多或更多的酒。

正如迈克的案例所示,酗酒会导致严重的健康和行为问题。与少量饮酒相比,周期性大量饮酒对身体和大脑的损害更大,因为极高的血液酒精水平对器官有毒,严重损害感官和认知功能,并助长习惯形成或成瘾。


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科学家们还发现,青少年和年轻人大量饮酒会对学习和记忆产生一种更微妙、更持久的影响:缺陷。新兴的数据表明,酒精会损害成熟大脑的特定区域。此外,年轻的大脑控制力较弱,无法阻止一个人饮酒过量。科学家们正在大脑中寻找线索,这可能有助于他们识别最脆弱的年轻人——希望在问题饮酒开始之前就加以阻止。宾夕法尼亚大学精神病学研究员里根·R·韦瑟里尔表示,目标是加强大脑发育“恰到好处”,以便年轻人能够在“采取行动之前抑制自己的饮酒行为”。

冲动的大脑

青少年大脑是一个正在进行中的工作。在过去十年中,神经科学家们揭示,前额叶皮层(位于大脑表面,就在前额后方)相对较晚才成熟。该区域是抑制控制的中枢——阻止自己冲动行事的能力——以及工作记忆,即使人能够暂时保持和处理信息的心理草稿板。加州大学圣地亚哥分校的精神病学研究员苏珊·F·塔珀特说,由于前额叶皮层的成熟可能比控制情绪和奖励的区域晚几年,青少年会在“抑制系统到位之前”探索和寻求独立,这使他们倾向于冒险行为。

大脑成熟速度慢于平常的青少年可能尤其危险。在2011年发表的一项研究中,由塔珀特和她当时的 graduate student 安德里亚·L·诺曼(现任韦恩州立大学)领导的一个团队,在核磁共振成像机中测试了38名12至14岁青少年的抑制控制技能。然后,他们追踪了这些青少年四年,看看谁会开始饮酒。在最初的扫描中,21名开始大量饮酒的孩子在前额叶皮层和相邻的顶叶皮层(有助于产生计划性运动)等12个大脑区域的激活程度低于17名戒酒者。塔珀特说,在后来酗酒的青少年中,“负责抑制行动的回路并没有完全完美地运作。”

韦瑟里尔后来将这种降低的抑制能力追溯到一个更具体的大脑位置。在2012年发表的一项研究中,她和她的同事使用功能性核磁共振成像技术检查了20名12至14岁从未饮酒但来自有酒精问题家庭的青少年的大脑。来自此类家庭的青少年更有可能开始使用并最终滥用药物,并且通常更冲动和叛逆。与来自没有药物滥用史家庭的20名青少年相比,来自饮酒家庭的青少年大脑中参与计划、决策和抑制控制的额叶和顶叶大脑区域之间的连接更少、更弱。

2014年和2015年发表的研究证实,后来大量饮酒的青少年——尤其是那些有酒精问题家族史的青少年——大脑成熟速度较慢的区域可能有助于在他们过渡到大量饮酒之前识别出有风险的青少年。

想得太辛苦

不仅青少年容易受到酒精的诱惑,而且证据表明,饮酒可能会损害他们的大脑。饮酒对大脑的影响并不总是直接的。然而,大脑表现的明显差异区分了戒酒者和酗酒者。在过去的十年中,北卡罗来纳大学教堂山分校医学院的药理学研究员富尔顿·克鲁斯和其他人表明,大鼠体内的高血液酒精水平(人类酗酒的模型)会杀死大脑额叶和海马体(记忆形成中心)中的细胞。酒精还会抑制新神经元的产生,以及其他不良影响。幼年大鼠比成年大鼠对这两种后果都更敏感——这意味着在较小剂量下损害更大。国家酒精滥用和酒精中毒研究所的亚伦·M·怀特说,事实上,大约一半的大学生在酗酒后发生的昏厥和由此产生的失忆可能是由海马体损伤引起的。

关于饮酒如何影响青少年学习和记忆的一些最早的见解出现在2010年塔珀特实验室发表的一项研究中。她当时的 graduate student 阿莱西亚·达格(现任耶鲁大学精神病学研究员)测试了24名不饮酒和大量饮酒的青少年的言语工作记忆——短期内保留言语信息的能力。达格和她的团队给年轻人提供了单词列表和单词对进行学习,同时记录他们的大脑活动。后来,他们测试了青少年对单词的回忆。饮酒者记住了78%的单词,而不饮酒者记住了85%。达格说,在学习和测试阶段,饮酒者前额叶皮层和顶叶皮层部分的大脑活动明显更高,这可能反映了付出的努力增加。相比之下,饮酒者的海马体活动不足,在这种情况下,科学家们将其解释为反映了他们较差的记忆力。

2011年,现在在南卡罗来纳医科大学的林赛·M·斯奎格利亚领导的一个团队报告了关于空间工作记忆的平行发现。这种认知能力使您能够创建心理地图,例如,为朋友家找到路或从记忆中重绘图形。在脑部扫描仪中,55名不饮酒者和40名16至19岁的酗酒者尝试回忆他们见过的形状,以及其他空间工作记忆任务。饮酒一两年的青少年可以像戒酒的青少年一样完成这些练习,尽管他们的顶叶皮层更加活跃。然而,饮酒三四年以上的青少年在任务中的表现更差;其他大脑区域——那些参与视觉和运动控制的区域——的活动下降。斯奎格利亚认为,当孩子们开始饮酒时,大脑会更加努力地跟上,但随着时间的推移,它再也无法弥补,表现也会下降。

在2012年发表的一项研究中,塔珀特和她的同事同样表明,在涉及视觉工作记忆(专注于环境中重要事物的能力)的任务中,15至19岁的酗酒青少年与不饮酒者相比,大脑活动明显更高。青少年饮酒的时间越长,大脑就越努力工作,而不饮酒者的区域随着青少年的成熟消耗的能量更少。

然后,塔珀特的团队在同一批青少年中记录了低自我控制的特征性大脑特征,以及后来在他们成为饮酒者后,信息处理效率降低的迹象。在2012年末,该团队报告说,对40名青少年进行了两次脑部扫描,间隔三年,开始时这些孩子平均为15岁,同时他们进行了视觉工作记忆任务。在扫描之间成为酗酒者的20名青少年中,前额叶皮层和顶叶皮层的某些部分最初活动不足,这表明缺乏抑制控制。三年后,在他们开始饮酒后,这些区域的其他部分表现出比20名不饮酒者更高的活动,这表明饮酒者的大脑必须付出异常的努力才能完成任务。塔珀特实验室在2014年和2015年发表的研究表明,大脑结构和功能的差异早于青少年时期的大多数酗酒行为,然后饮酒本身会导致进一步的变化。

总的来说,塔珀特小组的工作表明,经常酗酒的24%的高中高年级学生和44%的大学生可能会削弱他们的认知能力。他们在言语、视觉和空间测试中的平均得分比很少饮酒或根本不饮酒的同学低7%到10%。这些年轻人可能在阅读地图、遵循到达某地的口头指示、组装书架、计划项目、保持井井有条和学习新词汇等方面遇到更多困难,以及其他认知挑战。斯奎格利亚在2015年发表在《美国精神病学杂志》上的一篇文章中写道,现在已经有足够的关于大脑损伤和大脑发育改变的长期数据,“呼吁对青少年大量饮酒保持警惕”,即使在研究人员尚未确切了解损害是如何发生的情况下也是如此。

有一天,通过在童年时期加强孩子们的约束系统,有可能“免疫”孩子免受饮酒倾向的影响。韦瑟里尔正在开发基于计算机的游戏和练习,这些游戏和练习可以加强抑制通路,并最终增强青少年通常面临的各种情况下的自我控制能力。预防计划开始得越早越好。“一个14岁开始饮酒的孩子比一个21岁开始饮酒的孩子更容易对酒精产生依赖性,”怀特说。他补充说,限制青少年驾驶许可证、将法定饮酒年龄提高到21岁以及各种面对面和基于网络的干预措施正在减少青少年饮酒。

没有人知道大脑是否能从发育最后几年的大量饮酒中完全恢复。在塔珀特的某些受试者中,认知缺陷在十年后仍然存在。迈克最终戒酒,大学毕业,现在是一家营销公司的一名成功的客户经理。然而,他对过去某些人和事件的回忆仍然存在明显的空白。他只能猜测酗酒和昏厥在多大程度上造成了影响,因为他在踢足球时也遭受了多次脑震荡。然而,最新的研究表明,他的派对生活可能导致了他的记忆力长期衰退。

更多探索

他们在想什么?!关于冒险、社交网络、仍在发育的青少年大脑的直接事实。 亚伦·M·怀特和斯科特·斯瓦茨韦尔德。W. W. 诺顿,2013年。

酒精使用对人类青少年大脑结构和系统的影响。 L. M. 斯奎格利亚、J. 雅各布斯和 S. F. 塔珀特,载于《临床神经病学手册》,第125卷,第501-510页;2014年。

自2007年外科医生将军预防和减少未成年人饮酒行动号召以来的新研究发现:综述。 R. 欣森和 A. 怀特,载于《酒精和药物研究杂志》,第75卷,第1期,第158-169页;2014年1月。

酗酒青少年大脑发育。 L. 斯奎格利亚等人,载于《美国精神病学杂志》,第172卷,第6期,第531-542页;2015年6月。

珍妮特·霍普森是一位加利福尼亚州的科学作家、自由撰稿人和兼职助理教授。她与玛丽安·戴蒙德合着的《大脑的神奇之树》(羽毛企鹅出版社,1999年)一书探讨了从出生到成年早期的的大脑发育。

更多作者:珍妮特·霍普森
SA 特刊 第25卷 第2s期本文最初以“青少年大脑的糟糕组合”为标题发表于SA 特刊 第25卷 第2s期 (),第98页
doi:10.1038/scientificamericankids0616-98
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