Neuroimaging, Cannabis og hjernens ydeevne og funktion

"Jeg synes, at gryden skulle være lovlig. Jeg ryger ikke den, men jeg kan lide lugten af ​​den." —Andy Warhol

Cannabis indeholder forskellige molekyler, der binder til receptorer i hjernen, passende kaldet "cannabinoidreceptorer." Kendte ligander (som binder til disse receptorer) inkluderer THC (tetrahydrocannabinol) og CBD (cannabidiol), der binder til receptorer såsom CB1- og CB2-receptorer med forskellige nedstrømsfunktioner på hjernen.

Den primære neurotransmitter involveret i medfødt (endogen) cannabinoid aktivitet er "anandamid", en unik "fedtsyre neurotransmitter", hvis navn betyder "glæde", "lyksalighed" eller "glæde" på sanskrit og relaterede gamle tunger. Dette neurotransmitter-system er kun relativt for nylig blevet undersøgt mere detaljeret, og den grundlæggende biologi er temmelig veludviklet (f.eks. Kovacovic & Somanathan, 2014), hvilket forbedrer forståelsen af ​​terapeutiske, rekreative og negative virkninger af forskellige cannabinoider og baner vejen til ny udvikling af syntetiske lægemidler.

Den stigende interesse for den terapeutiske og rekreative brug af cannabis kræver en større forståelse af virkningen af ​​cannabis på hjernen og adfærden. På grund af marihuanas kontroversielle og politiserede karakter i samfundsmæssig diskurs hindrer stærk overbevisning om cannabis vores evne til at føre en begrundet samtale om de potentielle fordele og ulemper ved cannabisbrug og har forhindret forskningsinitiativer. Ikke desto mindre har mange stater tilladt medicinsk og rekreativ brug af cannabispræparater, mens den føderale regering svinger tilbage mod mere restriktive politikker.

Juryen er ude

Cannabis-fortalere kan på den anden side tegne et for rosenrødt billede af fordelene ved cannabispræparater, nedtone eller afvise relevant information om farerne ved cannabis i specifikke befolkningsgrupper, der er i fare for visse psykiske lidelser, risikoen for cannabisbrugsforstyrrelser og negative virkninger af cannabis på visse kognitive processer ledsaget af potentielt skadelige og endog farlige effekter på beslutningstagning og adfærd.

For eksempel, mens cannabispræparater har vist sig at være nyttige til smertebehandling og funktionel forbedring under forskellige forhold, hvilket forbedrer livskvaliteten, kan cannabis også forårsage fejl i dømmekraft og forsinkelser i informationsbehandling, hvilket ikke kun kan føre til individuelle problemer, men kan komme i vejen for relationer og professionelle aktiviteter, selv føre til mulig skade for andre ved at bidrage til ulykker.

Cannabis har været tydeligt forbundet med at udløse starten på og forværre nogle sygdomme, især psykiatriske tilstande. Derudover er der en voksende interesse i at forstå det terapeutiske og patologiske potentiale i forskellige stoffer indeholdt i cannabispræparater, især THC og CBD - selvom vigtigheden af ​​andre komponenter i stigende grad anerkendes. For eksempel antyder en nylig undersøgelse i American Journal of Psychiatry stærkt, at CBD, der er nyttigt til behandling af uhåndterlige anfald (f.eks. Rosenberg et al., 2015), kan være af betydelig fordel som et forstærkende middel for nogle med skizofreni (McGuire al. ., 2017).

Billedet er dog ikke-eller. Det kræves en dybere forståelse af, hvordan cannabis påvirker forskellige hjerneregioner (under forskellige forhold, f.eks. Akut versus kronisk brug, med og uden forskellige psykiske sygdomme og stofbrugsforstyrrelser, med individuelle variationer osv.) For at grunde debatten i viden, og give solide, pålidelige videnskabelige fund for at bane vejen for fremtidig forskning. Grundlæggende forståelse mangler, og mens der er en voksende forskningsgruppe, der ser på forskellige aspekter af cannabiseffekter, som det altid er tilfældet med en forskningsgruppe, der udvikler sig tidligt, har metodikken varieret på tværs af mange små undersøgelser uden klare rammer for tilskynde til ensartede tilgange til efterforskning.

Et spørgsmål af åbenbar betydning er: Hvilke virkninger har cannabis på centrale funktionelle områder i hjernen? Hvordan spredes funktionelle og forbindelsesmæssige ændringer inden for centrale anatomiske regioner ("nav", i netværksteori) til hjernens netværk, hvor de er centrale? Hvordan spiller cannabis, i det omfang vi forstår dets virkninger, inden for specifikke opgaver, der bruges til at studere kognition? Hvad er generelt effekten af ​​cannabis på hjernenetværk, herunder standardtilstand, udøvende kontrol og fremtrædende netværk (tre vigtige netværk i den tæt sammenkoblede "rige klub" af hjernenetværk)?

Disse og relaterede spørgsmål er vigtigere, efterhånden som vi kommer til at forstå bedre, hvordan sindet / hjernegabet kan overbygges ved fremskridt med kortlægning af det menneskelige neurale konnektor. Forventningen er, at stigninger eller fald i aktivitet i forskellige hjerneområder hos brugere (sammenlignet med ikke-brugere) vil korrelere med brede ændringer på tværs af funktionelle hjernenetværk, hvilket afspejles i mønstre med forskellig ydeevne på en stor gruppe af almindeligt anvendte psykologiske forskningsværktøjer. som fanger forskellige aspekter af mental funktion og menneskelig adfærd.

Den aktuelle undersøgelse

Med denne nøgleovervejelse i tankerne satte en multicenter-gruppe forskere (Yanes et al., 2018) sig for at indsamle og undersøge al relevant neuroimaging-litteratur, der ser på virkningen af ​​cannabis på hjernen og på adfærd og psykologi.

Det er umagen værd at gennemgå den meta-analytiske tilgang, der er brugt kort og diskutere, hvilke typer undersøgelser der blev inkluderet og ekskluderet for at kontekstualisere og fortolke de ret betydningsfulde fund. De kiggede på litteratur inklusive studier ved hjælp af fMRI (funktionel magnetisk resonansbilleddannelse) og PET-scanninger (positronemissionstomografi), almindelige værktøjer til at måle indikatorer for hjerneaktivitet og gennemførte to foreløbige vurderinger for at organisere dataene.

For det første delte de undersøgelserne op i dem, hvor aktivitet i forskellige hjerneområder enten blev øget eller formindsket for brugere versus ikke-brugere og matchede anatomiske områder med de funktionelle hjernenetværk, som de er dele af. I det andet raffinementlag brugte de "funktionel afkodning" til at identificere og kategorisere forskellige grupper af psykologiske funktioner målt på tværs af den eksisterende litteratur.

For eksempel ser undersøgelser på et stort, men varierende sæt psykologiske funktioner for at se, hvordan cannabis, hvis overhovedet, ændrer kognitiv og følelsesmæssig behandling. Relevante funktioner omfattede beslutningstagning, fejldetektion, konflikthåndtering, påvirkning af regulering, belønnings- og motiveringsfunktioner, impulskontrol, udøvende funktioner og hukommelse for at give en ufuldstændig liste. Fordi forskellige undersøgelser anvendte forskellige vurderinger under forskellige forhold, er det nødvendigt at udvikle en samlet analytisk tilgang for at udføre en omfattende gennemgang og analyse.

Ved at søge i flere standarddatabaser valgte de undersøgelser med billeddannelse, der sammenlignede brugere med ikke-brugere, med data tilgængelige i form af standardmodeller, der var egnede til samlet analyse, og som omfattede psykologiske tests af opfattelse, bevægelse, følelser, tænkning og behandling af social information, i forskellige kombinationer. De udelukkede dem med mentale sundhedsmæssige forhold og undersøgelser af de øjeblikkelige virkninger af cannabisforbrug. De analyserede disse kuraterede data.

Ser man på konvergensen i neuroimaging-fund på tværs af undersøgelser ved hjælp af ALE (Activation Likelihood Estimate, som omdanner dataene til standard hjernekortlægningsmodellen), identificerede de hvilke regioner der var mere og mindre aktive. Ved hjælp af MACM (Meta-Analytic Connectivity Modeling, som anvender BrainMap-databasen til at beregne helhjerneaktiveringsmønstre) identificerede de klynger af hjerneområder, der aktiverede sammen.

De afsluttede den funktionelle afkodningsfase ved at se på fremadvendte og omvendte inferensmønstre for gensidigt at forbinde hjerneaktivitet med mental præstation og mental præstation med hjerneaktivitet for at forstå, hvordan forskellige psykologiske processer korrelerer med funktioner i forskellige hjerneområder.

Her er et resumé af den samlede meta-analytiske "pipeline":

Resultater

Yanes, Riedel, Ray, Kirkland, Bird, Boeving, Reid, Gonazlez, Robinson, Laird og Sutherland (2018) analyserede i alt 35 undersøgelser. Alt i alt var der 88 opgavebaserede forhold med 202 elementer relateret til nedsat aktivering blandt 472 cannabisbrugere og 466 ikke-brugere og 161 elementer vedrørende øget aktivering blandt 482 brugere og 434 ikke-brugere. Der var tre hovedområder med fund:

Der var flere områder med konsekvente ("konvergerende") ændringer, der blev bemærket blandt brugere og ikke-brugere med hensyn til aktivering og deaktivering. Der blev observeret fald i bilaterale (begge sider af hjernen) ACC'er (anterior cingulate cortex) og højre DLPFC (dorsolateral prefrontal cortex). I modsætning hertil blev der observeret øget aktivering, der konsekvent blev observeret i højre striatum (og strakte sig til højre isolering). Det er vigtigt at bemærke, at disse fund var forskellige fra hinanden, og denne mangel på overlapning betyder, at de repræsenterer unikke forskellige effekter af cannabis på forskellige systemer.

MACM-analyse viste, at der var tre klynger af co-aktiverede hjerneområder:

• Klynge 1 - ACC inkluderede helhjerneaktiveringsmønstre, herunder forbindelser med den insulære og caudate cortex, mediale frontale cortex, precuneus, fusiform gyrus, culmen, thalamus og cingulate cortex. ACC er nøglen til beslutningsproces og behandling af konflikter og er involveret i at udforske og forpligte sig til en given fremgangsmåde (fx Kolling et al., 2016), og disse relaterede områder dækker en bred vifte af funktioner relateret til ACC. Insula er involveret i selvopfattelse, et bemærkelsesværdigt eksempel er en visceral oplevelse af selvafsky.
• Klynge 2 - DLPFC inkluderede co-aktivering med parietale regioner, orbitofrontal cortex, occipital cortex og fusiform gyrus. Da DLPFC er involveret i vigtige udøvende funktioner, herunder regulering af følelser, oplevelse af humør og retning af opmærksomme ressourcer (f.eks. Mondino at al., 2015) samt aspekter af sprogbehandling og de relaterede områder adresserer nøglefunktioner, herunder behandling af social information, impulskontrol og relaterede.
• Klynge 3 - Striatum omfattede involvering af hele hjernen, især den insulære cortex, frontal cortex, superior parietal lobule, fusiform gyrus og culmen. Striatum er involveret i belønning - det såkaldte "dopamin-hit", der refereres til så ofte - som når det er korrekt reguleret, giver os mulighed for at forfølge optimal succes, men i tilstande med underaktivitet fører til passivitet og i overskud bidrager til vanedannende og kompulsiv adfærd . Beviset, der er gennemgået i det originale papir, tyder på, at cannabisbrug kan være primær belønningskredsløb for at disponere mod afhængighed og muligvis stump motivation for almindelige aktiviteter.

Mens disse klynger er funktionelt forskellige med hensyn til, hvordan de påvirkes af cannabis, overlapper de anatomisk og rumligt og fremhæver den afgørende betydning af set hjerneaktivitet fra konnektivt, netværksmæssigt synspunkt for at forstå oversættelsen af ​​reduktive hjernefund til hvordan sindet fungerer, og hvordan dette spiller ud for mennesker i det daglige liv.

Den funktionelle afkodning af de tre klynger viste mønstre for, hvordan hver klynge korrelerer med en gruppe psykologiske tests: for eksempel Stroop-testen, go / no-go-opgave, der involverer hurtige beslutninger, smerteovervågningsopgaver og belønningsvurderende opgaver, til nævn nogle få. Jeg vil ikke gennemgå dem alle, men resultaterne er relevante, og nogle af dem skiller sig ud (se nedenfor).

Denne oversigt over klynge-opgave-forhold er nyttig. Især bemærkelsesværdigt er tilstedeværelsen af ​​go / no-go-opgavebetingelsen i alle tre funktionelle områder:

Yderligere overvejelser

Samlet set er resultaterne af denne metaanalyse dybtgående og når målene om at fokusere på og destillere fund på tværs af den relevante litteratur, der undersøger virkningen af ​​cannabisbrug på hjerneaktivering i befolkninger uden psykisk sygdom, set på øget og nedsat aktivitet i lokaliseret hjerneområder, distribuerede klynger af tydelig relevans og indvirkningen på vigtige psykologiske behandlingsopgaver og funktion.

Cannabis sænker aktiviteten i både ACC- og DLPFC-klynger, og for mennesker med normal hjernefunktion kan dette føre til problemer i udøvende funktion og beslutningstagning. Cannabis vil sandsynligvis forårsage unøjagtighed i fejlovervågning, hvilket fører til misforståelse og ydeevne på grund af fejl og kan forhindre funktion under højkonfliktsituationer, fra både fejlbedømmelse såvel som fra ændret beslutningstagning og efterfølgende udførelse. Nedsat DLPFC-aktivitet kan føre til følelsesmæssige regulatoriske problemer såvel som fald i hukommelsen og reduceret opmærksomhedskontrol.

For personer med psykiatriske og medicinske tilstande kan de samme hjerneeffekter være terapeutiske, for eksempel reducere smertebyrden ved at mindske ACC-aktivitet, lindre traumatiske minder og undertrykke posttraumatiske mareridt, behandle angst med få bivirkninger eller reducere psykotiske symptomer (McGuire, 2017) ved at hæmme aktivitet i involverede hjerneområder.

Men cannabinoider kan også udløse patologi, udfældende depression eller psykose og andre tilstande i sårbare befolkninger. Cannabisbrug skaber også problemer for hjernen, der udvikler sig, hvilket fører til uønskede langtidsvirkninger (fx Jacobus og Tappert, 2014), såsom nedsat neurokognitiv ydeevne og strukturelle ændringer i hjernen.

Cannabis blev derimod vist at øge aktiviteten i striatum og relaterede områder generelt. For mennesker med normal basisaktivitet kan dette føre til priming af belønningskredsløb, og som det er blevet observeret i adskillige undersøgelser, kunne det øge risikoen for vanedannende og kompulsiv adfærd, der er disponeret for nogle former for patologi. Denne forstærkning af belønningsaktivitet (kombineret med effekter på de første to klynger) kan bidrage til den "høje" marihuana-forgiftning, hvilket øger nydelse og kreativ aktivitet, hvilket gør alt mere intens og engagerende, midlertidigt.

Forfatterne bemærker, at alle tre klynger involverede go / no-go-opgaven, en testsituation, der kræver inhibering eller udførelse af en motorhandling. De bemærker:

"Her kan det faktum, at forskellige regionsspecifikke forstyrrelser var forbundet med den samme opgaveklassificering, være tegn på en cannabisrelateret sammensat effekt, der manifesterer sig på tværs af undersøgelser. Med andre ord kan en nedsat evne til at hæmme problematisk adfærd være forbundet med samtidig reduktion af præfrontal aktivitet (ACC og DL-PFC) og forhøjelse af striatal aktivitet. "

For nogle patienter lindrer cannabis angiveligt symptomer på depression, der er kendetegnet ved kerneoplevelser af tab af nydelse, overdreven negative følelsesmæssige tilstande og manglende motivation blandt andre symptomer, men tungere brugere har øget risiko for forværring af depression (Manrique-Garcia et al. ., 2012).

Ud over at være potentielt grundlæggende for afhængighed af andre kemikalier og forbedre oplevelser for dem, der nyder at være beruset af marihuana (andre finder, at det producerer dysfori, angst, ubehagelig forvirring eller endda paranoia), kan brugere muligvis opleve, at i fravær af cannabisbrug , de er mindre interesserede i regelmæssige aktiviteter, når de ikke er høje, hvilket fører til nedsat nydelse og motivation.

Disse virkninger er forskellige afhængigt af flere faktorer, der relaterer til cannabisbrug, såsom timing og kronik af brugen, såvel som typen af ​​cannabis og relativ kemi, givet variationer mellem forskellige arter og stammer. Selvom denne undersøgelse ikke var i stand til at skelne mellem virkningerne af THC og CBD, da der ikke var data om koncentrationer eller forhold mellem disse to nøglekomponenter i cannabis, er det sandsynligt, at de har forskellige virkninger på hjernens funktion, hvilket kræver yderligere undersøgelse for at sortere ud terapeutisk potentiale fra rekreative og patologiske effekter.

Denne undersøgelse er en grundlæggende undersøgelse, der sætter scenen for igangværende forskning om virkningen af ​​forskellige cannabinoider på hjernen i sundhed og sygdom og giver vigtige data til at forstå de terapeutiske og skadelige virkninger af forskellige cannabinoider. Den elegante og omhyggelige metode i denne undersøgelse skinner et fokus på, hvordan cannabis påvirker hjernen, hvilket giver væsentlige data om de samlede effekter på hjernenetværk såvel som på kognitiv og følelsesmæssig funktion.

Spørgsmål af interesse inkluderer yderligere kortlægning af hjernenetværk og korrelering af disse fund med eksisterende modeller af sindet, se på effekten af ​​forskellige typer cannabis og brugsmønstre og undersøge effekten af ​​cannabinoider (naturligt forekommende, endogene og syntetiske) ) til terapeutiske formål under forskellige kliniske forhold, rekreativ brug og potentielt til præstationsforbedring.

Endelig, ved at tilvejebringe en sammenhængende ramme til forståelse af den eksisterende litteratur inklusive positive og negative virkninger af cannabis på hjernen, centrerer dette papir cannabisforskning mere direkte i mainstream af videnskabelig undersøgelse og giver en neutral, de-stigmatiseret platform for at tillade debatten om cannabis at udvikle sig i mere konstruktive retninger, end det historisk har gjort.

Kolling TE, Behrens TEJ, Wittmann MK & Rushworth MFS. (2016). Flere signaler i den forreste cingulære cortex. Nuværende mening i neurobiologi, bind 37, april 2016, side 36-43.

McGuire P, Robson P, Cubala WJ, Vasile D, Morrison PD, Barron R, Tylor A og Wright S. (2015). Cannabidiol (CBD) som en supplerende terapi i skizofreni: Et multicenter randomiseret kontrolleret forsøg. Neuroterapeutika. 2015 okt; 12 (4): 747–768. Offentliggjort online 18. august.

Rosenberg EC, Tsien RW, Whalley BJ & Devinsky O. (2015). Cannabinoider og epilepsi. Curr Pharm Des. 2014; 20 (13): 2186–2193.

Jacobus J & Tapert SF. (2017). Effekter af cannabis på den unge hjerne. Cannabis Cannabinoid Res. 2017; 2 (1): 259-264. Offentliggjort online 1. oktober 2017.

Kovacic P & Somanathan R. (2014). Cannabinoider (CBD, CBDHQ og THC): Metabolisme, fysiologiske effekter, elektronoverførsel, reaktive iltarter og medicinsk brug. The Natural Products Journal, bind 4, nummer 1, marts 2014, s. 47-53 (7).

Manrique-Garcia E, Zammit S, Dalman C, Hemmingsson T & Allebeck P. (2012). Cannabisbrug og depression: en langsgående undersøgelse af en national kohorte af svenske værnepligtige. BMC Psykiatri201212: 112.