Нейровизуализация, каннабис, производительность и функции мозга

«Я считаю, что марихуана должна быть законной. Я ее не курю, но мне нравится ее запах». -Энди Уорхол

Каннабис содержит различные молекулы, которые связываются с рецепторами в головном мозге, метко названными «каннабиноидными рецепторами». Знакомые лиганды (которые связываются с этими рецепторами) включают THC (тетрагидроканнабинол) и CBD (каннабидиол), связывающиеся с рецепторами, такими как рецепторы CB1 и CB2, с различными нисходящими функциями в головном мозге.

Основным нейромедиатором, участвующим в врожденной (эндогенной) каннабиноидной активности, является «анандамид», уникальный нейротрансмиттер жирных кислот, название которого на санскрите и родственных древних языках означает «радость», «блаженство» или «восторг». Эта система нейротрансмиттеров только относительно недавно была исследована более подробно, и базовая биология довольно хорошо проработана (например, Kovacovic & Somanathan, 2014), улучшая понимание терапевтических, рекреационных и побочных эффектов различных каннабиноидов и проложив путь. для разработки новых синтетических лекарств.

Растущий интерес к терапевтическому и рекреационному использованию каннабиса требует более глубокого понимания воздействия каннабиса на мозг и поведение. Из-за противоречивого и политизированного характера марихуаны в общественном дискурсе твердые убеждения в отношении каннабиса препятствуют нашей способности вести аргументированный разговор о потенциальных плюсах и минусах употребления каннабиса и препятствуют исследовательским инициативам. Тем не менее, многие штаты разрешили медицинское и рекреационное использование препаратов каннабиса, в то время как федеральное правительство отступает к более строгой политике.

Жюри отсутствует

Сторонники каннабиса, с другой стороны, могут рисовать слишком радужную картину преимуществ препаратов каннабиса, преуменьшая или игнорируя соответствующую информацию об опасностях каннабиса для конкретных групп населения, подверженных риску определенных психических расстройств, рисках расстройств, связанных с употреблением каннабиса, и отрицательное воздействие каннабиса на определенные когнитивные процессы, сопровождающееся потенциально пагубным и даже опасным воздействием на принятие решений и поведение.

Например, хотя было доказано, что препараты каннабиса полезны для снятия боли и функционального улучшения в различных условиях, улучшения качества жизни, каннабис также может вызывать ошибки в суждениях и задержки в обработке информации, что может привести не только к индивидуальным проблемам, но и могут мешать отношениям и профессиональной деятельности, даже причиняя вред другим, способствуя несчастным случаям.

Каннабис явно связан с ускорением возникновения и обострением некоторых заболеваний, особенно психических. Более того, растет интерес к пониманию терапевтического и патологического потенциала различных соединений, содержащихся в препаратах каннабиса, в первую очередь THC и CBD, хотя важность других компонентов все больше признается. Например, недавнее исследование, опубликованное в Американском журнале психиатрии, убедительно свидетельствует о том, что CBD, полезный для лечения трудноизлечимых приступов (например, Rosenberg et al., 2015), может иметь значительную пользу как усиливающий агент для некоторых больных шизофренией (McGuire et al., 2015). ., 2017).

Однако картина не является ни-либо. Более глубокое понимание того, как каннабис влияет на разные области мозга (в разных условиях, например, при остром или хроническом употреблении, с различными психическими заболеваниями и расстройствами, связанными с употреблением психоактивных веществ, и без них, с индивидуальными вариациями и т. Д.), Необходимо для обоснования дискуссии на основе знаний и предоставить твердые, надежные научные результаты, которые проложат путь для будущих исследований. Отсутствует фундаментальное понимание, и хотя растет количество исследований, посвященных различным аспектам воздействия каннабиса, как это всегда бывает с развивающимся объемом исследований на раннем этапе, методология во многих небольших исследованиях различалась без четкой основы для поощрять последовательные подходы к расследованию.

Один вопрос очевидной важности: как каннабис влияет на ключевые функциональные области мозга? Как функциональные изменения и изменения связности в ключевых анатомических областях («концентраторах» в теории сетей) распространяются на сети мозга, в которых они являются центральными? Как употребление каннабиса, насколько мы понимаем его эффекты, играет в конкретных задачах, используемых для изучения познания? Как в целом влияет каннабис на сети мозга, включая режим по умолчанию, исполнительный контроль и сети значимости (три ключевые сети в плотно взаимосвязанном «клубе богатых» сетей мозга)?

Эти и связанные с ними вопросы становятся более важными, поскольку мы приходим к лучшему пониманию того, как можно преодолеть разрыв между разумом и мозгом за счет прогресса в картировании нейронного коннектома человека. Ожидается, что увеличение или уменьшение активности в различных областях мозга у пользователей (по сравнению с непользователями) будет коррелировать с широкими изменениями в функциональных сетях мозга, которые отражаются в моделях разной производительности в большой группе часто используемых инструментов психологических исследований. которые охватывают различные аспекты психических функций и поведения человека.

Текущее исследование

Помня об этом ключевом соображении, многоцентровая группа исследователей (Yanes et al., 2018) намеревалась собрать и изучить всю соответствующую литературу по нейровизуализации, посвященную влиянию каннабиса на мозг, а также на поведение и психологию.

Стоит кратко рассмотреть использованный метааналитический подход и обсудить, какие виды исследований были включены и исключены, чтобы контекстуализировать и интерпретировать весьма важные результаты. Они просмотрели литературу, включая исследования с использованием фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) и ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография), распространенных инструментов для измерения показателей активности мозга, и провели две предварительные оценки для систематизации данных.

Во-первых, они разделили исследования на те, в которых активность в различных областях мозга была увеличена или уменьшена для пользователей по сравнению с непользователями, и сопоставили анатомические области с функциональными сетями мозга, частью которых они являются. На втором уровне уточнения они использовали «функциональное декодирование» для идентификации и категоризации различных групп психологических функций, измеренных в существующей литературе.

Например, в исследованиях рассматривается большой, но разнообразный набор психологических функций, чтобы увидеть, как каннабис влияет на когнитивные и эмоциональные процессы, если вообще влияет. Соответствующие функции включали принятие решений, обнаружение ошибок, управление конфликтами, регулирование аффектов, функции вознаграждения и мотивации, импульсный контроль, исполнительные функции и память, чтобы предоставить неполный список. Поскольку в разных исследованиях использовались разные оценки в разных условиях, для проведения всестороннего обзора и анализа необходимо разработать объединенный аналитический подход.

Выполнив поиск в нескольких стандартных базах данных, они выбрали исследования с визуализацией, сравнивающие пользователей с непользователями, с данными, доступными в виде стандартных моделей, подходящих для объединенного анализа, и которые включали психологические тесты восприятия, движения, эмоций, мышления и обработки социальной информации. в различных комбинациях. Они исключили людей с психическими расстройствами и исследования, изучающие непосредственные последствия употребления каннабиса. Они проанализировали эти тщательно отобранные данные.

Глядя на конвергенцию результатов нейровизуализации в исследованиях с использованием ALE (оценка вероятности активации, которая преобразует данные в стандартную модель картирования мозга), они определили, какие области были более и менее активными. Используя MACM (метааналитическое моделирование связности, которое использует базу данных BrainMap для вычисления паттернов активации всего мозга), они определили кластеры областей мозга, которые активировались вместе.

Они завершили этап функционального декодирования, изучив модели прямого и обратного вывода, чтобы взаимно связать активность мозга с умственной работоспособностью и умственную работоспособность с активностью мозга, чтобы понять, как различные психологические процессы коррелируют с функциями в разных областях мозга.

Вот краткое изложение общего метааналитического «конвейера»:

Выводы

Янес, Ридель, Рэй, Киркланд, Берд, Боэвинг, Рид, Гоназлез, Робинсон, Лэрд и Сазерленд (2018) проанализировали в общей сложности 35 исследований. Всего было 88 условий, основанных на задачах, из которых 202 элемента были связаны со сниженной активацией среди 472 пользователей каннабиса и 466 непользователей, а 161 элемент относились к повышенной активации среди 482 пользователей и 434 непользователей. Выводы были сделаны по трем основным направлениям:

Было замечено несколько областей последовательных («конвергентных») изменений среди пользователей и непользователей с точки зрения активации и деактивации. Снижение наблюдалось в двусторонних (обе стороны мозга) ACC (передняя поясная извилина коры) и правой DLPFC (дорсолатеральная префронтальная кора). Напротив, повышенная активация постоянно наблюдалась в правом полосатом теле (и распространялась на правый островок). Важно отметить, что эти результаты отличались друг от друга, и это отсутствие совпадения означает, что они представляют собой уникально разные эффекты каннабиса на разные системы.

Анализ MACM показал, что существует три кластера коактивированных областей мозга:

• Кластер 1 - ACC включал паттерны активации всего мозга, включая связи с островковой и хвостатой корой, медиальной лобной корой, предклиньем, веретенообразной извилиной, кульменом, таламусом и поясной корой. ACC является ключом к принятию решений и обработке конфликтов и участвует в изучении и принятии определенного курса действий (например, Kolling et al., 2016), и эти связанные области охватывают широкий спектр функций, связанных с ACC. Островок связан с самовосприятием, ярким примером которого является внутреннее переживание отвращения к себе.
• Кластер 2 - DLPFC включал совместную активацию с теменными областями, орбитофронтальной корой, затылочной корой и веретенообразной извилиной. Поскольку DLPFC участвует в важных исполнительных функциях, включая регулирование эмоций, переживание настроения и направление ресурсов внимания (например, Mondino и др., 2015), а также аспекты языковой обработки, а связанные области относятся к ключевым функциям, включая обработку социальной информации, импульсный контроль и т. д.
• Кластер 3 - полосатое тело включало вовлечение всего головного мозга, в частности коры островка, лобной коры, верхней теменной доли, веретенообразной извилины и стебля. Полосатое тело связано с вознаграждением - так называемым «дофаминовым ударом», на который так часто ссылаются, - которое при правильном регулировании позволяет нам добиваться оптимального успеха, но в состояниях недостаточной активности приводит к бездействию, а в избытке способствует привыканию и компульсивному поведению. . Доказательства, рассмотренные в исходной статье, предполагают, что употребление каннабиса может стимулировать схемы вознаграждения, предрасполагая к зависимости и, возможно, притуплять мотивацию к обычной деятельности.

Хотя эти кластеры функционально различаются с точки зрения того, как на них влияет каннабис, они накладываются друг на друга анатомически и пространственно, подчеркивая решающее значение наблюдаемой мозговой активности с точки зрения коннектома, сетевой точки зрения, чтобы уловить перевод редуктивных результатов мозга в то, как разум работает, и как это проявляется в повседневной жизни людей.

Функциональное декодирование трех кластеров показало закономерности того, как каждый кластер соотносится с группой психологических тестов: например, тест Струпа, задача «годен / не годен», которая включает быстрые решения, задачи по мониторингу боли и задачи с оценкой вознаграждения. назовите несколько. Я не буду рассматривать их все, но выводы актуальны, и некоторые из них выделяются (см. Ниже).

Этот обзор отношений кластера и задачи полезен. Особенно примечательно наличие условия выполнения / невыполнения задачи во всех трех функциональных областях:

Дальнейшие соображения

Взятые вместе, результаты этого метаанализа являются глубокими и достигают цели сосредоточения и обобщения результатов из соответствующей литературы, исследующей влияние употребления каннабиса на активацию мозга у групп без психических заболеваний, с учетом повышенной и пониженной активности в локализованных группах. области мозга, распределенные кластеры, имеющие различную значимость, и влияние на ключевые задачи и функции психологической обработки.

Каннабис снижает активность как в кластерах ACC, так и в DLPFC, а для людей с нормальной функцией мозга это может привести к проблемам с исполнительной функцией и принятием решений. Каннабис, вероятно, приведет к неточности в отслеживании ошибок, что приведет к неправильному восприятию и проблемам с производительностью из-за ошибок, а также может препятствовать работе в конфликтных ситуациях как из-за ошибок в суждениях, так и из-за измененного принятия решений и последующего исполнения. Снижение активности DLPFC может привести к проблемам с эмоциональной регуляцией, а также к снижению памяти и снижению контроля внимания.

Для людей с психическими и медицинскими заболеваниями те же эффекты на мозг могут быть терапевтическими, например, уменьшение болевого бремени за счет снижения активности ACC, облегчение травматических воспоминаний и подавление посттравматических кошмаров, лечение тревожности с небольшими побочными эффектами или уменьшение психотических симптомов (McGuire, 2017), подавляя активность в пораженных участках мозга.

Но каннабиноиды также могут вызывать патологию, провоцировать депрессию или психоз и другие состояния в уязвимых группах населения. Употребление каннабиса также вызывает проблемы для развивающегося мозга, что приводит к нежелательным долгосрочным последствиям (например, Jacobus and Tappert, 2014), таким как снижение нейрокогнитивных функций и структурные изменения в мозге.

Напротив, каннабис повышает активность полосатого тела и связанных с ним областей в целом. Для людей с нормальной базовой активностью это может привести к активизации схем вознаграждения и, как было отмечено в многочисленных исследованиях, может увеличить риск аддиктивного и компульсивного поведения, предрасполагающего к некоторым формам патологии. Это усиление поощрительной активности (в сочетании с эффектами на первые два кластера) может способствовать «кайфу» отравления марихуаной, усиливая удовольствие и творческую активность, делая все на время более интенсивным и увлекательным.

Авторы отмечают, что все три кластера включали задачу «идти / нет», тестовая ситуация, требующая торможения или выполнения двигательного действия. Они отмечают:

"Здесь тот факт, что различные региональные нарушения были связаны с одной и той же классификацией задач, может свидетельствовать о связанном с каннабисом комбинированном эффекте, проявляемом в разных исследованиях. Другими словами, снижение способности подавлять проблемное поведение может быть связано с одновременным сокращением префронтальная активность (ACC и DL-PFC) и повышение активности полосатого тела ».

Для некоторых пациентов каннабис, как сообщается, облегчает симптомы депрессии, характеризующиеся основным переживанием потери удовольствия, чрезмерными негативными эмоциональными состояниями и отсутствием мотивации, среди других симптомов, но более тяжелые потребители имеют повышенный риск усугубления депрессии (Manrique-Garcia et al. ., 2012).

Тем не менее, помимо потенциального прайминга для привыкания к другим химическим веществам и улучшения опыта для тех, кто любит быть отравленным марихуаной (другие считают, что она вызывает дисфорию, беспокойство, неприятное замешательство или даже паранойю), потребители могут обнаружить, что в отсутствие употребления каннабиса , они меньше заинтересованы в регулярных занятиях, когда они не на высоком уровне, что приводит к снижению удовольствия и мотивации.

Эти эффекты различаются в зависимости от нескольких факторов, связанных с употреблением каннабиса, таких как время и хроничность употребления, а также от типа каннабиса и относительного химического состава, учитывая различия между различными видами и сортами. Хотя в этом исследовании не удалось провести различие между эффектами THC и CBD, поскольку данные о концентрациях или соотношениях этих двух ключевых компонентов в каннабисе отсутствовали, вполне вероятно, что они по-разному влияют на функцию мозга, что требует дальнейшего исследования для сортировки. терапевтический потенциал от оздоровительного и патологического воздействия.

Это фундаментальное исследование, закладывающее основу для продолжающихся исследований воздействия различных каннабиноидов на мозг при его здоровье и болезни, а также предоставляющее важные данные для понимания терапевтических и разрушительных эффектов различных каннабиноидов. Элегантная и кропотливая методология этого исследования проливает свет на то, как каннабис влияет на мозг, предоставляя важные данные об общем воздействии на сети мозга, а также на когнитивные и эмоциональные функции.

Вопросы, представляющие интерес, включают дополнительное картирование сетей мозга и сопоставление этих результатов с существующими моделями психики, изучение влияния различных типов каннабиса и моделей употребления, а также исследование влияния каннабиноидов (естественных, эндогенных и синтетических). ) для терапевтических целей в различных клинических условиях, для рекреационных целей и, возможно, для повышения производительности.

Наконец, предоставляя согласованную основу для понимания существующей литературы, в том числе о положительных и отрицательных эффектах каннабиса на мозг, в этой статье исследования каннабиса более четко сосредоточены в основном русле научных исследований, обеспечивая нейтральную, дестигматизированную платформу для проведения дебатов. по каннабису, чтобы развиваться в более конструктивных направлениях, чем это было исторически.

Kolling TE, Behrens TEJ, Wittmann MK и Rushworth MFS. (2016). Множественные сигналы в передней поясной коре. Current Opinion in Neurobiology, Volume 37, April 2016, Pages 36-43.

Макгуайр П., Робсон П., Кубала В.Дж., Василе Д., Моррисон П.Д., Бэррон Р., Тайлор А. и Райт С. (2015). Каннабидиол (CBD) как дополнительная терапия при шизофрении: многоцентровое рандомизированное контролируемое исследование. Нейротерапия. 2015 окт; 12 (4): 747–768. Опубликовано онлайн 18 августа 2015 г.

Розенберг Е.К., Цзянь Р.В., Уолли Б.Дж. и Девинский О. (2015). Каннабиноиды и эпилепсия. Curr Pharm Des. 2014; 20 (13): 2186–2193.

Якобус Дж. И Таперт С.Ф. (2017). Воздействие каннабиса на мозг подростков. Cannabis Cannabinoid Res. 2017; 2 (1): 259–264. Опубликовано онлайн, 1 октября 2017 г.

Ковачич П. и Соманатан Р. (2014). Каннабиноиды (CBD, CBDHQ и THC): метаболизм, физиологические эффекты, перенос электронов, активные формы кислорода и медицинское использование. The Natural Products Journal, Volume 4, Number 1, March 2014, pp. 47-53 (7).

Манрике-Гарсия Э., Заммит С., Далман С., Хеммингссон Т. и Аллебек П. (2012). Употребление каннабиса и депрессия: продольное исследование национальной когорты шведских призывников. BMC Psychiatry201212: 112.