The emergence of depression in adolescence: Development of the prefrontal cortex and the representation of reward - Davey, Yücel, Allen (2008) - Artikel

Inleiding

Gedurende de adolescentie gebeurt er heel veel in de ontwikkeling. De periode van adolescentie vangt aan met de puberteit en eindigt wanneer de adolescent volwassen rollen en verantwoordelijkheden op zich neemt. In dit paper wordt uiteengezet hoe de biologische ontwikkeling interacteert met de sociale ontwikkeling gedurende de adolescentie. Er is een extra focus op de prefrontale cortex. Vertraging in de rijping van deze hersenstructuur ten opzchte van de rijping van de limbische gebieden lijkt een belangrijke rol te spelen in de kwetsbaarheid voor mentale problematiek.

Depressie in de adolescentie

Vanaf de aanvang van de puberteit is er een groei waar te nemen in het aantal mensen dat depressief is. In de kindertijd ligt de prevalentie op 2 procent, aan het einde van de adolescentie op 6 procent. Rond het vijfentwintigste levensjaar heeft zo'n 25 procent van de volwassenen te maken gehad met depressie op enig moment in het leven.

Er zijn verschillende verklaringen bedacht voor de prevalentieverhoging van depressie gedurende de adolescentie:

• Hormonale veranderingen in de hersenen

• Lichamelijke veranderingen

• Meer interpersoonlijke stress

• Veranderingen in de cognitieve stijl en capaciteit, zoals piekergedrag

Recente modellen

Er zijn drie modellen die de verhoogde kwetsbaarheid voor depressie gedurende de adolescentie op een interactieve manier proberen te verklaren:

• Sociale informatieverwerkingsmodel. Veranderingen in sociaal gedrag gedurende de adolescentie zijn gerelateerd aan de ontwikkeling van de sociale informatieverwerking. Hierbij horen affectie en cognitieve regulatie. De hersenmechanismen die hierbij horen, ontwikkelen op hun eigen tempo. Hierdoor ontstaat er een disbalans waardoor de extra kwetsbaarheid voor mentale problematiek kan ontstaan. Heftige reacties op emotionele stimuli worden immers niet geïnhibeerd door cognitieve regulatie.

• Triadische model. Dit model bestaat uit drie componenten: benadering, ontwijking en regulatie. Deze drie componenten moeten de veranderingen in het gedrag van de adolescent verklaren. De eerste twee componenten zijn sneller gerijpt dan de regulatiecomponent.

• Gedisreguleerd positief affect. Dit model kijkt naar de relatie tussen depressie in de adolescentie en de ontwikkeling van het beloningssysteem in de hersenen. Depressie wordt gezien als een tekort aan positief affect.

Bovenstaande modellen kunnen goed bijdragen in begrip van vreemd gedrag in de adolescentie, zoals middelenmisbruik en risicovol gedrag. De modellen leggen echter geen van drieën uit hoe de veranderingen in de regulerende en affectieve systemen die depressie precies veroorzaken. Ook kunnen ze niet uitleggen waarom een deel van de depressies met een onset in de adolescentie aanhoudt in de volwassenheid. In de volwassenheid zijn de hersensystemen immers al volledig uitgerijpt.

De auteurs van dit paper hebben hun eigen aannamen hierover gebaseerd op de drie genoemde modellen. In plaats van een fout in de regulatie, hebben adolescenten te maken met beloningen die veel abstracter van aard zijn dan de beloningen die ze hiervoor in de kindertijd hebben ervaren. Dit leidt tot frustratie.

De eerste depressieve periode

Depressie in de adolescentie is een goede voorspeller van depressie in de volwassenheid. Aangezien depressie in de adolescentie vaak een eerste depressieve periode is, gaan onderzoekers ervan uit dat tijdens deze periode stress en grotere rol speelt in het ontstaan van de depressie dan in latere perioden. Zo heeft bijna de helft van de depressieve adolescenten een relatiebreuk in het jaar voorafgaand aan de depressie meegemaakt. Ook afwijzing door leeftijdsgenoten speelt een belangrijke rol.

Beloning en depressie

Een verminderd positief affect wordt vaak in verband gebracht met een depressie in de adolescentie. Hierbij horen symptomen als energieverlies, verminderd zelfvertrouwen en minder eetlust. Positief affect wordt bereikt door een belonende binding met de omgeving. Met name interpersoonlijke beloningen zijn van belang. Verbindende beloningen laten de waarde van diepe interpersoonlijke banden zien, waardoor warmte en affectie ontstaat. Agentische beloningen hangen samen met leiderschap.

De sociale risico hypothese van Allen en Baddock stelt dat symptomen van depressie een weergave zijn van een defensief psychobiologisch reactiemechanisme, wanneer iemand interpersoonlijke risico's waarneemt.

De neurobiologie van beloning

Het dopaminerge systeem is het belangrijkste hersenmechanisme wanneer men spreekt over beloning. Het gaat hier om de nucleus accumbens en de dopaminerge projecties op het ventrale tegmentale gebied. Doordat dopamine in de nucleus accumbens wordt vrijgelaten wordt motivatie omgezet in handelingen en wordt er gedrag geïnitieerd om doelen te bereiken.

Dopamine leidt tot kleine veranderingen in de basale neuronale activiteit, maar het versterkt of onderdrukt ook reacties van andere neurotransmitters. Zo wordt glutamaat bijvoorbeeld onderdrukt.

Serotonine is een belangrijke neurotransmitter bij het ontstaan van een depressie. Deze neurotransmitter communiceert met het dopeminerge systeem om de belonende gevoelens te creëren. Dit gebeurt doordat serotonine op het dopaminerge systeem wordt geprojecteerd door de dorsale raphe nucleus. Serotonine heeft een inhiberende werking op dit systeem.

Het herkennen van beloning hangt af van leren. Een bepaalde stimulus wordt gezien als belonend vanwege de band met iets positiefs en fijns. Beloningsgerelateerd leren hangt samen met veranderingen in de nucleus accumbens en orbitofrontale neuronen. De hippocampus speelt hierbij ook een rol, aangezien deze structuur verband houdt met de opslag van herinneringen.

Recent onderzoek heeft aangetoond dat het dopaminerge systeem geactiveerd wordt wanneer men denkt aan het krijgen van een beloning en bij stimuli die beloningen voorspellen (en niet bij de beloning zelf). Daarnaast reageert het dopaminerge systeem beter op nieuwe en onverwachte beloningen. Wanneer een verwachte beloning niet komt, wordt het dopaminerge systeem onderdrukt.

Depressie en beloning-gebaseerd leren

Onderzoek wijst uit dat depressie kan worden gelinkt aan een verminderde beloningsfunctie. Er zijn echter met name gedragsmatige onderzoeken gedaan, en nog weinig onderzoeken met een neurologische basis. Er lijkt sprake te zijn van een verminderde activiteit in het ventrale striatum bij positieve stimuli. Daarnaast lijkt er ook sprake te zijn van een verminderde activatie in de mediale prefrontale cortex en een vergrote activatie in de orbitofrontale een dorsale anteriore cingulate cortex.

EEG studies hebben aangetoond dat activiteit in de linker dorsolaterale prefrontale cortex verband houdt met een sterkere bias te reageren op beloningsaanwijzingen. Wanneer hier minder activiteit waar te nemen is, is dit kenmerkend voor depressie.

Het dopaminerge systeem verandert ten gevolge van depressie; amfetaminen hebben een versterkte belonende werking, samenhangend met de mate van anhedonie.

Ook in de ruststaat zijn de beloningssystemen bij depressieve patiënten anders. In de amygdala, subgenuale anteriore cingulate cortex en de orbitofrontale cortex is bijvoorbeeld een verhoogd activatiepatroon. Het activatiepatroon in de dorsolaterale prefrontale cortex, de dorsale anteriore cingulate cortex en de hippocampus zijn verlaagd.

Er zijn ook enkele fMRI studies gedaan, maar dit is nog zeer weinig gebeurd.

Wat we in ieder geval weten, is dat er een duidelijke band bestaat tussen depressie en het beloningssysteem. De depressieve staat wordt bereikt ten gevolge van een verminderde mogelijkheid tot het vinden van sociale beloning op het moment dat de sociale waarde van de betreffende persoon wordt bedreigd.

Ontwikkeling gedurende de adolescentie

De ontwikkeling van de adolescent heeft grote invloed op die persoon in de volwassenheid. Hoe goed de adolescent het bijvoorbeeld doe top school, is van invloed op de verdere levensloop. De adolescentie is een identiteitsvormende periode.

Sociale ervaringen

Ruim een derde van hun tijd wordt door de adolescent met leeftijdsgenoten doorgebracht. De relaties met leeftijdsgenoten worden complexer en hiërarchisch. Daarnaast gaan adolescenten steeds vaker om met grote groepen met een vergelijkbare identiteit. De reputatie die de adolescent heeft is van belang voor de groepen waarbij hij of zij zich aan kan sluiten.

Door nieuwe motiverende systemen, de seksuele ontwikkeling en de cultuur ontstaan ook romantische relaties gedurende de adolescentie. Er wordt ook een verandering in omgang waargenomen gedurende de adolescentie. In de vroege adolescentie gaat men met name om met mensen van het eigen geslacht. Langzaamaan raken de omgangsgroepen meer gemengd. Vervolgens is er omgang met grote groepen, om uiteindelijk te leiden naar omgang met stellen.

Met name voor meisjes zijn relaties gedurende de adolescentie onstabiel. Dit geldt ook voor de reputatie die adolescenten hebben onder hun leeftijdsgenoten. Dit leidt ertoe dat er in de adolescentie relatief veel interpersoonlijke stress wordt ervaren.

Hersenontwikkeling

Biologische veranderingen zijn hèt kenmerk van de adolescentie. De puberteit begint bijvoorbeeld in het brein met het vrijlaten van grote hoeveelheden geslachtshormonen. Recent onderzoek heeft bovendien aangetoond dat de hersenontwikkeling tot halverwege de twintigerjaren doorgaat. Dit geldt met name voor de prefrontale cortex. Hier vindt het wegsnoeien van synapsen plaats, er is een vermindering van grijze stof en een grotere myelinisatie (dus een vermeerdering van witte stof). De dorsolaterale prefrontale cortex is het laatste onderdeel van de hersenen dat uitrijpt.

Door de verhoging van de myelinisatie kunnen verschillende neuronale netwerken beter en sneller met elkaar communiceren. Dit wordt versterkt omdat er gelijktijdig synapsen worden weggesnoeid, waardoor zwakke verbindingen verdwijnen.

Gedurende de adolescentie vinden er ook veranderingen plaats in het dopaminerge systeem. Er komt bijvoorbeeld meer dopamine vrij in de prefrontale cortex, en de dichtheid van de dopaminerge vezels wordt vergroot. In de vroege adolescentie komt er een wildgroei aan dopaminereceptoren, die vervolgens weer worden weggesnoeid, met name in de subcorticale gebieden (en in mindere mate in de prefrontale gebieden).

De ontwikkeling van het dopaminesysteem gedurende de adolescentie is van invloed op het wegsnoeien van verbindingen bij de prefrontale corticale neuronen.

Door bovenstaande ontwikkelingen raakt het dopaminerge systeem meer geïntegreerd met de prefrontale cortex. Hierdoor kan een adolescent beter omgaan met complexere vormen van beloning.

Cognitieve ontwikkeling

Zowel de prefrontale cortex als het dopaminerge systeem zijn onderdelen van het leerproces. Beide hersendelen hangen samen met cognitieve veranderingen, waardoor de adolescent bijvoorbeeld meer logisch en abstract kan denken.

Gedurende de adolescentie wordt de identiteit gevormd. Dit is te zien in cognitieve veranderingen, waarbij adolescenten zelfreflectie beter kunnen toepassen. De adolescent heeft ook een steeds beter beeld van zichzelf in het verleden en welke richting hij of zij in de toekomst op wil.

Gedurende de adolescentie wordt men ook steeds beter in piekeren, iets dat samenhangt met mentale stoornissen als depressie en angststoornissen.

De prefrontale cortex

De meer complexe beloningen waar adolescenten op anticiperen, worden mede mogelijk gemaakt door de rijping van de prefrontale cortex. Deze structuur is betrokken bij vele hogere cognitieve functies, als redeneren, plannen en abstract denkvermogen.

De prefrontale cortex is relatief gezien groter dan die van de meeste andere zoogdieren, maar verschilt in vergelijking met primaten weinig. Het Broadmann 10 gebied is echter wel beduidend groter bij mensen in vergelijking met primaten. Dit gebied houdt verband met inzicht in gebeurtenissen in de verre toekomst en het zicht houden op lange termijndoelen, terwijl secundaire doelen worden voltooid.

De prefrontale cortex wordt gezien als het centrum dat andere hersengebieden begeleidt in heet behalen van doelen. Dit gebeurt doordat de prefrontale cortex met regels werkt. Deze regels worden gebruikt om het gewenste gedrag om doelen te behalen te activeren.

Een andere gedachte is dat de prefrontale cortex representaties van gebeurtenissen gebruikt om het gewenste gedrag in een bepaalde situatie te bepalen. Gedurende de adolescentie ontwikkelt dit zich. Activiteit in het Broadmann 10 gebied medieert dit.

Onderdrukking van het beloningssysteem en depressie

De eerste depressieve periode gedurende de adolescentie ontstaat vaak uit frustratie dat verband houdt met een verwachte sociale beloning. De verwachte beloning leidt tot een verhoogde staat van opwinding. De meer abstracte beloningen kunnen worden gezien als hogere orde beloningen, terwijl de meer recht-toe, recht-aan beloningen een representatie zijn van lagere orde beloningen. Motivatie voor de hogere orde beloningen is nodig om ook gemotiveerd te zijn voor de lagere orde beloningen. Wanneer men op hogere orde gebied wordt teleurgesteld, kan dit invloed hebben op het beloningssysteem en zo kan, in samenwerking met andere kwetsbaarheidsfactoren, een depressie ontstaan.

Tijd

Doordat abstracte beloningen een verlengd tijdsgevoel met zich meebrengen, zouden problemen met het beloningssysteem door depressie ook veranderingen in de tijdsperceptie met zich mee moeten brengen. Mensen met een depressie geven vaak aan dat ze weinig zin hebben in de toekomst en dat de tijd traag verstrijkt. Onderzoek wijst uit dat depressieve patiënten de tijd dat iets kost overschatten. Daarnaast zijn mensen met een depressie meer gericht op het verleden en minder op de toekomst.

Individuele verschillen in ontwikkeling en kwetsbaarheid

Wanneer adolescenten extra gevoelig zijn voor sociale situaties en wanneer zij moeite hebben met de verwerking van sociale teleurstellingen, waarom ontwikkelt dan niet elke adolescent een depressie?

• Sommige mensen hebben een genetische kwetsbaarheid voor de ontwikkeling van een depressie.

• De sociale omgeving speelt een rol. Wanneer iemand zich bijvoorbeeld focust op meerdere lange termijn doelen, is een teleurstelling in één doel minder erg, dan wanneer iemand maar één lange termijn doel heeft.

• Vrouwen zijn gevoeliger voor het ontwikkelen van een depressie dan mannen. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat er bij vrouwen eerder veranderingen in de hoeveelheid prefrontale grijze stof zijn.

• De aard van de beloning verandert in de adolescentie. De hersenen kunnen die nog niet altijd goed decoderen.

• De eerste periode van depressie kan veranderingen veroorzaken, die de individuele kwetsbaarheid voor een volgende periode verhogen.

Hypothesen en toekomstig onderzoek

In de adolescentie maakt de prefrontale cortex grote veranderingen door. Door de sterkere band met het dopaminerge systeem en de grote sociale veranderingen gedurende de adolescentie zijn hierbij zeer belangrijk.

Het is geen toeval dat de toename in incidentie van depressie gelijktijdig plaatsvindt met grote veranderingen in de prefrontale cortex en een vergrote gevoeligheid voor sociale beloning. Niet de vertraagde ontwikkeling van de prefrontale cortex ten opzichte van de limbische gebieden lijkt verantwoordelijk voor het ontstaan van een depressie, maar de prefrontale cortex op zichzelf.

Toekomstig onderzoek kan zich richten op patiënten met een eerste depressieve periode en hun reactie op sociale beloning. De geactiveerde hersengebieden zouden hierbij centraal moeten staan. Daarnaast kan gekeken worden naar de manier waarop depressieve patiënten informatie verwerken en welke hersenactivatie er is waar te nemen wanneer zij verschillende stappen moeten nemen om een beloning te krijgen.