Neuroimaging, Cannabis, og hjernens ytelse og funksjon

"Jeg tror at gryten skal være lovlig. Jeg røyker den ikke, men jeg liker lukten av den." —Andy Warhol

Cannabis inneholder forskjellige molekyler som binder seg til reseptorer i hjernen, passende kalt "cannabinoidreseptorer." Kjente ligander (som binder seg til disse reseptorene) inkluderer THC (tetrahydrocannabinol) og CBD (cannabidiol), som binder til reseptorer som CB1- og CB2-reseptorer med forskjellige nedstrømsfunksjoner i hjernen.

Den primære nevrotransmitteren som er involvert i medfødt (endogen) cannabinoidaktivitet er "anandamid", en unik "fettsyre-neurotransmitter" hvis navn betyr "glede", "lykke" eller "glede" på sanskrit og relaterte eldgamle tunger. Dette nevrotransmittersystemet har bare relativt nylig blitt undersøkt mer detaljert, og den grunnleggende biologien er ganske godt utarbeidet (f.eks. Kovacovic & Somanathan, 2014), og forbedrer forståelsen av terapeutiske, rekreasjonsmessige og ugunstige effekter av forskjellige cannabinoider og baner vei for ny utvikling av syntetiske legemidler.

Den økende interessen for terapeutisk og fritidsbruk av cannabis krever større forståelse av effekten av cannabis på hjernen og atferden. På grunn av marihuanas kontroversielle og politiserte natur i samfunnets diskurs hindrer sterk tro på cannabis vår evne til å føre en begrunnet samtale om potensielle fordeler og ulemper med cannabisbruk og har hindret forskningsinitiativer. Likevel har mange stater tillatt medisinsk og fritidsbruk av cannabispreparater, mens den føderale regjeringen svinger tilbake mot mer restriktiv politikk.

Juryen er ute

Cannabis-talsmenn kan derimot tegne for rosenrødt et bilde av fordelene med cannabispreparater, bagatellisere eller avvise relevant informasjon om farene ved cannabis i spesifikke populasjoner med risiko for visse psykiske lidelser, risikoen for cannabisbruk, og negative effekter av cannabis på visse kognitive prosesser ledsaget av potensielt skadelige, og til og med farlige, effekter på beslutningstaking og atferd.

For eksempel, mens cannabispreparater har vist seg å være nyttige for smertebehandling og funksjonell forbedring under forskjellige forhold, og forbedre livskvaliteten, kan cannabis også forårsake feil i dømmekraft og forsinkelser i informasjonsbehandling, noe som ikke bare kan føre til individuelle problemer, men kan komme i veien for forhold og profesjonelle aktiviteter, til og med føre til mulig skade for andre ved å bidra til ulykker.

Cannabis har vært tydelig assosiert med å utløse begynnelsen på og forverre noen sykdommer, særlig psykiatriske forhold. Videre er det en økende interesse for å forstå det terapeutiske og patologiske potensialet til forskjellige stoffer inneholdt i cannabispreparater, spesielt THC og CBD - selv om viktigheten av andre komponenter i økende grad blir anerkjent. For eksempel antyder en nylig studie i American Journal of Psychiatry sterkt at CBD, nyttig for behandling av uoppnåelige anfall (f.eks. Rosenberg et al., 2015), kan være av betydelig fordel som et forsterkningsmiddel for noen med schizofreni (McGuire at al. ., 2017).

Bildet er imidlertid ikke-eller. Det kreves en dypere forståelse av hvordan cannabis påvirker forskjellige hjerneregioner (under forskjellige forhold, f.eks. Akutt vs. kronisk bruk, med og uten forskjellige psykiske lidelser og rusforstyrrelser, med individuelle variasjoner osv.) For å forankre debatten i kunnskap, og gi solide, pålitelige vitenskapelige funn for å bane vei for fremtidig forskning. Grunnleggende forståelse mangler, og selv om det er en økende mengde forskning som ser på ulike aspekter av cannabiseffekter, som det alltid er tilfelle med en utvikling av forskning tidlig, har metodikken variert på tvers av mange små studier, uten klare rammer for oppmuntre til konsistente tilnærminger til etterforskning.

Et spørsmål av åpenbar betydning er: Hva er effekten av cannabis på viktige funksjonelle områder i hjernen? Hvordan spres funksjonelle og tilkoblingsendringer innen viktige anatomiske regioner ("nav", i nettverksteori) til hjernenettverkene der de er sentrale? Hvordan spiller cannabisbruk, i den grad vi forstår effekten av det, innenfor spesifikke oppgaver som brukes til å studere kognisjon? Hva er generelt effekten av cannabis på hjernenettverk, inkludert standardmodus, utøvende kontroll og fremtredende nettverk (tre viktige nettverk i den tett sammenkoblede "rike klubben" av hjernenettverk)?

Disse og relaterte spørsmål er viktigere når vi kommer til å forstå bedre hvordan sinnet / hjernehullet kan broes ved fremgang i å kartlegge den menneskelige nevrale forbindelsen. Forventningen er at økning eller reduksjon i aktivitet i forskjellige hjerneområder hos brukere (sammenlignet med ikke-brukere) vil korrelere med brede endringer på tvers av funksjonelle hjernenettverk, noe som gjenspeiles i mønstre med differensialytelse i en stor gruppe ofte brukte psykologiske forskningsverktøy som fanger opp forskjellige aspekter av mental funksjon og menneskelig atferd.

Den nåværende studien

Med dette viktige hensynet i bakhodet, satte en multisentergruppe av forskere (Yanes et al., 2018) seg for å samle og undersøke all relevant litteratur for nevroavbildning som ser på effekten av cannabis på hjernen og på atferd og psykologi.

Det er verdt å gjennomgå den metaanalytiske tilnærmingen som brukes kort og diskutere hva slags studier som ble inkludert og ekskludert, for å kontekstualisere og tolke de ganske betydningsfulle funnene. De så på litteratur inkludert studier med fMRI (funksjonell magnetisk resonansavbildning) og PET-skanning (positronemisjonstomografi), vanlige verktøy for å måle indikatorer på hjerneaktivitet, og gjennomførte to foreløpige vurderinger for å organisere dataene.

Først delte de studiene i de hvor aktiviteten i forskjellige hjerneområder enten ble økt eller redusert for brukere versus ikke-brukere, og matchet anatomiske områder med de funksjonelle hjernenettverkene de er deler av. I det andre raffinementlaget brukte de "funksjonell avkoding" for å identifisere og kategorisere forskjellige grupper av psykologiske funksjoner målt over eksisterende litteratur.

For eksempel ser studier på et stort, men varierende sett med psykologiske funksjoner for å se hvordan cannabis endrer kognitiv og emosjonell prosessering i det hele tatt. Relevante funksjoner inkluderte beslutningstaking, feiloppdagelse, konflikthåndtering, påvirkning av regulering, belønnings- og motivasjonsfunksjoner, impulskontroll, utøvende funksjoner og minne, for å gi en ufullstendig liste. Fordi forskjellige studier brukte forskjellige vurderinger under forskjellige forhold, er det nødvendig å utvikle en samlet analytisk tilnærming for å gjennomføre en omfattende gjennomgang og analyse.

Ved å søke i flere standarddatabaser valgte de studier med bildebehandling som sammenlignet brukere med ikke-brukere, med tilgjengelige data i form av standardmodeller som er egnet for samlet analyse, og som inkluderte psykologiske tester av persepsjon, bevegelse, følelser, tenking og sosial informasjonsbehandling. i forskjellige kombinasjoner. De ekskluderte de med psykiske helsemessige forhold, og studier som så på de umiddelbare effektene av cannabisforbruk. De analyserte disse kuraterte dataene.

Ser vi på konvergensen i nevroavbildningsfunn på tvers av studier ved bruk av ALE (Activation Likelihood Estimate, som transformerer dataene til standard hjernekartingsmodell), identifiserte de hvilke regioner som var mer og mindre aktive. Ved hjelp av MACM (Meta-Analytic Connectivity Modeling, som bruker BrainMap-databasen for å beregne helhjerneaktiveringsmønstre), identifiserte de klynger av hjerneregioner som aktiverte seg sammen.

De fullførte den funksjonelle avkodningsfasen ved å se på fremadvendte og omvendte inferensmønstre for å gjensidig knytte hjerneaktivitet med mental ytelse, og mental ytelse med hjerneaktivitet, for å forstå hvordan forskjellige psykologiske prosesser korrelerer med funksjoner i forskjellige hjerneområder.

Her er et sammendrag av den samlede metaanalytiske "pipeline":

Funn

Yanes, Riedel, Ray, Kirkland, Bird, Boeving, Reid, Gonazlez, Robinson, Laird og Sutherland (2018) analyserte totalt 35 studier. Alt i alt var det 88 oppgavebaserte forhold, med 202 elementer relatert til redusert aktivering blant 472 cannabisbrukere og 466 ikke-brukere, og 161 elementer angående økt aktivering blant 482 brukere og 434 ikke-brukere. Det var tre hovedfunnområder:

Det var flere områder med konsekvente ("konvergente") endringer som ble lagt merke til blant brukere og ikke-brukere, når det gjelder aktivering og deaktivering. Det ble observert reduksjoner i bilaterale (begge sider av hjernen) ACC (anterior cingulate cortex) og høyre DLPFC (dorsolateral prefrontal cortex). Derimot var det økt aktivering konsekvent observert i høyre striatum (og strekker seg til høyre isolasjon). Det er viktig å merke seg at disse funnene var forskjellige fra hverandre, og denne mangelen på overlapping betyr at de representerer unike effekter av cannabis på forskjellige systemer.

MACM-analyse viste at det var tre klynger av koaktiverte hjerneregioner:

• Klynge 1 - ACC inkluderte helhjerneaktiveringsmønstre, inkludert forbindelser med den isolerte og caudate cortex, medial frontal cortex, precuneus, fusiform gyrus, culmen, thalamus og cingulate cortex. ACC er nøkkelen for beslutningstaking og behandling av konflikter og er involvert i å utforske og forplikte seg til et gitt handlingsforløp (f.eks. Kolling et al., 2016), og disse relaterte områdene dekker et bredt spekter av funksjoner relatert til ACC. Insula er involvert i selvoppfatning, et bemerkelsesverdig eksempel er en visceral opplevelse av egen avsky.
• Klynge 2 - DLPFC inkluderte koaktivering med parietale regioner, orbitofrontal cortex, occipital cortex og fusiform gyrus. Ettersom DLPFC er involvert i viktige utøvende funksjoner, inkludert regulering av følelser, opplevelse av humør og retning av oppmerksomhetsressurser (f.eks. Mondino at al., 2015) samt aspekter av språkbehandling, og de relaterte områdene tar for seg nøkkelfunksjoner, inkludert sosial informasjonsbehandling, impulskontroll og tilhørende.
• Klynge 3 - Striatum inkluderte involvering av hele hjernen, spesielt insular cortex, frontal cortex, superior parietal lobule, fusiform gyrus og culmen. Striatum er involvert i belønning - den såkalte "dopamin-hit" det refereres til så ofte - som når den er riktig regulert, lar oss forfølge optimal suksess, men i tilstander av underaktivitet fører til passivitet, og i overkant bidrar til vanedannende og tvangsmessig atferd. . Bevisene som ble gjennomgått i den opprinnelige artikkelen antyder at cannabisbruk kan være en premie for kretsløp for å disponere mot avhengighet og muligens stump motivasjon for vanlige aktiviteter.

Mens disse klyngene er funksjonelt forskjellige i forhold til hvordan de påvirkes av cannabis, overlapper de anatomisk og romlig, og fremhever den avgjørende viktigheten av sett hjerneaktivitet fra det tilkoblede, nettverkssynspunktet for å forstå oversettelsen av reduktive hjernefunn til hvordan sinnet fungerer, og hvordan dette spiller ut for mennesker i det daglige livet.

Den funksjonelle avkodingen av de tre klyngene viste mønstre for hvordan hver klynge korrelerer med en gruppe psykologiske tester: for eksempel Stroop-testen, go / no-go-oppgave som involverer raske beslutninger, smerteovervåkingsoppgaver og belønningsvurderende oppgaver, for å nevn noen få. Jeg vil ikke gjennomgå dem alle, men funnene er relevante, og noen av dem skiller seg ut (se nedenfor).

Denne oversikten over klyngeoppgaveforholdene er nyttig. Spesielt bemerkelsesverdig er tilstedeværelsen av go / no-go oppgavetilstanden i alle de tre funksjonsområdene:

Ytterligere hensyn

Samlet sett er resultatene av denne metaanalysen dype og oppnår målene om å fokusere på og destillere funn på tvers av relevant litteratur som undersøker effekten av cannabisbruk på hjerneaktivering i populasjoner uten psykiske lidelser, og ser på økt og redusert aktivitet hos lokalisert hjerneområder, distribuerte klynger av tydelig relevans, og innvirkning på viktige psykologiske prosessoppgaver og funksjon.

Cannabis senker aktiviteten i både ACC- og DLPFC-klynger, og for personer med normal hjernefunksjon kan dette føre til problemer i lederfunksjon og beslutningstaking. Cannabis vil sannsynligvis forårsake unøyaktighet i feilovervåking, noe som fører til misforståelse og ytelsesproblemer på grunn av feil, og kan hindre funksjon under situasjoner med høy konflikt, både fra dommerfeil og fra endret beslutningstaking og påfølgende gjennomføring. Redusert DLPFC-aktivitet kan føre til emosjonelle regulatoriske problemer, samt reduksjon i hukommelsen og redusert oppmerksomhetskontroll.

For personer med psykiatriske og medisinske tilstander kan de samme hjerneeffektene være terapeutisk, for eksempel å redusere smertebelastningen ved å redusere ACC-aktivitet, lindre traumatiske minner og undertrykke posttraumatiske mareritt, behandle angst med få bivirkninger eller redusere psykotiske symptomer (McGuire, 2017) ved å hemme aktivitet i involverte hjerneområder.

Men cannabinoider kan også utløse patologi, utfelle depresjon eller psykose og andre forhold i sårbare befolkninger. Cannabisbruk gir også problemer for hjernen som utvikler seg, noe som fører til uønskede langtidseffekter (f.eks. Jacobus og Tappert, 2014), som redusert nevrokognitiv ytelse og strukturelle endringer i hjernen.

Cannabis ble derimot vist å øke aktiviteten i striatum og relaterte områder generelt. For personer med normal baselineaktivitet kan dette føre til priming av belønningskretser, og som det er observert i mange studier, kan øke risikoen for vanedannende og tvangsmessig atferd, disponert for noen former for patologi. Denne forsterkningen av belønningsaktivitet (kombinert med effekter på de to første klyngene) kan bidra til den "høye" marihuana-rusen, forbedre glede og kreativ aktivitet, og gjøre alt mer intens og engasjerende, midlertidig.

Forfatterne bemerker at alle tre klyngene involverte go / no-go-oppgaven, en testsituasjon som krever inhibering eller utførelse av en motorhandling. De bemerker:

"Det faktum at forskjellige regionspesifikke forstyrrelser var knyttet til den samme oppgaveklassifiseringen, kan være en indikasjon på en cannabisrelatert sammensatt effekt manifestert på tvers av studier. Med andre ord kan en redusert evne til å hemme problematisk oppførsel være knyttet til samtidig reduksjon av prefrontal aktivitet (ACC og DL-PFC) og forhøyelse av striatal aktivitet. "

For noen pasienter lindrer angivelig cannabis symptomer på depresjon, preget av kjerneopplevelser av tap av glede, overdreven negative følelsesmessige tilstander og mangel på motivasjon, blant andre symptomer, men tyngre brukere har økt risiko for forverring av depresjon (Manrique-Garcia et al. ., 2012).

I tillegg til å potensielt bero på avhengighet av andre kjemikalier og forbedre opplevelser for de som liker å være beruset med marihuana (andre synes det gir dysfori, angst, ubehagelig forvirring eller til og med paranoia), kan brukere imidlertid oppleve at i fravær av cannabisbruk , de er mindre interessert i vanlige aktiviteter når de ikke er høye, noe som fører til redusert glede og motivasjon.

Disse effektene er forskjellige, avhengig av flere faktorer knyttet til bruk av cannabis, for eksempel tidspunktet og kronikken for bruken, samt typen cannabis og relativ kjemi, gitt variasjoner mellom forskjellige arter og stammer. Selv om denne studien ikke var i stand til å skille mellom effekten av THC og CBD, da data ikke var tilgjengelige om konsentrasjoner eller forhold mellom disse to nøkkelkomponentene i cannabis, er det sannsynlig at de har forskjellige effekter på hjernefunksjonen, noe som krever ytterligere undersøkelse for å sortere ut terapeutisk potensial fra rekreasjonsmessige og patologiske effekter.

Denne studien er en grunnleggende studie som setter scenen for pågående forskning om effekten av forskjellige cannabinoider på hjernen i helse og sykdom, og gir viktige data for å forstå de terapeutiske og skadelige effektene av forskjellige cannabinoider. Den elegante og møysommelige metodikken i denne studien skaper et søkelys på hvordan cannabis påvirker hjernen, og gir signifikante data om de samlede effektene på hjernenettverk så vel som på kognitiv og emosjonell funksjon.

Spørsmål av interesse inkluderer tilleggskartlegging av hjernenettverk og korrelering av disse funnene med eksisterende sinnsmodeller, å se på effekten av forskjellige typer cannabis og bruksmønstre, og undersøke effekten av cannabinoider (naturlig forekommende, endogene og syntetiske) ) for terapeutiske formål under forskjellige kliniske forhold, rekreasjonsbruk og potensielt for ytelsesforbedring.

Til slutt, ved å tilveiebringe et sammenhengende rammeverk for å forstå den eksisterende litteraturen, inkludert positive og negative effekter av cannabis på hjernen, sentrerer denne artikkelen cannabisforskning nærmere i hovedstrømmen av vitenskapelig studie, og gir en nøytral, de-stigmatisert plattform som tillater debatten på cannabis å utvikle seg i mer konstruktive retninger enn det historisk har gjort.

Kolling TE, Behrens TEJ, Wittmann MK & Rushworth MFS. (2016). Flere signaler i fremre cingulate cortex. Nåværende mening i nevrobiologi, 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 tilleggsbehandling ved schizofreni: En multisenter randomisert kontrollert prøve. Neuroterapeutika. 2015 okt; 12 (4): 747–768. Publisert 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 av cannabis på ungdomshjernen. Cannabis Cannabinoid Res. 2017; 2 (1): 259-264. Publisert online 1. oktober 2017.

Kovacic P & Somanathan R. (2014). Cannabinoider (CBD, CBDHQ og THC): Metabolisme, fysiologiske effekter, elektronoverføring, reaktive oksygenarter og medisinsk bruk. The Natural Products Journal, bind 4, nummer 1, mars 2014, s. 47-53 (7).

Manrique-Garcia E, Zammit S, Dalman C, Hemmingsson T & Allebeck P. (2012). Cannabisbruk og depresjon: en longitudinell studie av en nasjonal kohort av svenske vernepliktige. BMC Psykiatri201212: 112.