为什么有些青少年会酗酒？当他们酗酒时，大脑会发生什么变化？许多人惊讶地发现：大脑会一直发育到25岁左右，在青少年时期尤其脆弱。在这篇文章中，我们将讨论大脑是如何成熟的，以及我们测量大脑和心理功能的一些不同的方法。我们解释了什么是酗酒，然后总结了一些大脑研究，这些研究可以为提供一些线索，告诉我们青少年酗酒后，大脑会发生什么变化。
饮酒在青少年电影中经常被美化，但是你有没有想过喝酒会对年轻人的大脑造成什么伤害呢？大脑发育是否会影响青少年对饮酒量的选择？在很长一段时间里，科学家们认为大脑在五岁之前就已经发育完成了。最近，研究大脑的神经科学家们有了一个惊人的发现：大脑会继续生长和变化，直到25岁左右[1]！
青少年时期对大脑发育非常重要。在此期间，大脑通过髓鞘形成和修剪来重新组织自己。髓鞘形成是在脑细胞周围加入一种叫做髓磷脂的物质的过程。髓磷脂是一层脂肪，在脑细胞周围起着绝缘的作用，使它们受到保护、保持健康，并更快地与其他脑细胞交流；修剪则相反，就像园丁修剪树木一样，大脑修剪细胞间的弱连接，使强连接变得更加强大。修剪的过程可以提升强连接的效率和生产力。
大脑内部的边缘系统在14-17岁之间成熟(图3)[1]。边缘系统是大脑中对情绪和感觉很重要的部分，它指导我们做有趣的、危险的活动。前额叶皮层(PFC)位于前额的正后方，会持续发育到21-24岁[1]。PFC负责许多高阶的思维技能，并帮助控制边缘系统。PFC帮助我们完成复杂的任务，比如通过权衡利弊做出艰难的决定。数百万的脑细胞必须以复杂的模式连接起来才能完成这些困难的任务，这就是PFC需要很长时间才能发育的原因。
大脑特定区域发育所需的不同时间意味着年轻人的边缘系统发育良好，而PFC则发育较差。这意味着年轻人更有可能参加他们在短期内觉得有趣的活，这是正常发育的典型表现。然而大脑发育的这种不平衡也会导致过度饮酒，而不考虑后果[2]。由于年轻人的大脑还在发育，所以他们比年长饮酒者喝等量的酒对大脑的危害更大[3]。
01.
什么是酗酒？
在短时间内大量饮酒称为酗酒。我们可以根据血液中的酒精浓度水平来衡量一个人喝了多少酒。美国国家酒精滥用和酒精中毒研究所(National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism)使用将酗酒定义为血液中的酒精浓度至少为0.08克/100克血[4]。女性通常在2小时内喝了4杯以上的标准杯后达到这个水平，而男性通常是5杯以上的标准杯。在美国，1个标准杯是任何含有14克酒精的酒杯，不管杯子大小或酒精类型(图1)。其他的饮酒模式包括轻度饮酒(偶尔1-2标准杯)，中度饮酒(每次1-2标准杯)和酗酒(每日饮酒或每次3+标准杯)。
图1. 一杯标准饮酒的例子
在美国，到八年级时，大约5%的学生报告两周内有酗酒经历；到十年级时，这一比例增加到约10%；到高中最后一年，约17%的学生报告两周内有酗酒经历；到大学时，40%的人报告自己经常酗酒[4]。
科学家们研究了大脑的特征是否有助于预测哪些人可能会酗酒，以及当人们酗酒时大脑会发生什么变化，他们可以用不同的方法来测量大脑结构及其功能。结构性磁共振成像(MRI)技术可以捕捉到大量的图像，这些图像可以组合成大脑结构的3D图像，从而使得我们能够测量大脑结构的体积、厚度和表面积。一种类似的技术叫做功能性磁共振成像，通过检测人们在做某项任务(比如解决问题)时血液流动的变化来测量大脑活动；另一种间接测量大脑工作的方法是通过心理任务的表现，例如科学家可以通过给你念一串数字(8-4-3-7-1)，并要求你根据相反顺序复述(1-7-3-4-8)，从而测量你在头脑中记忆和改变信息的能力。这就是倒背数字广度任务，被认为是测量PFC如何工作的一个任务。
为了研究酗酒对大脑的影响，科学家们进行了横断和纵向研究(图2)。横断研究(Cross-sectional Study)比较了酗酒的人和不酗酒的人在某个时间点上的差异。例如，科学家可能在寒假期间对一群大学生进行一次测试。横断研究可以使用结构或功能磁共振成像来考察酗酒是否与大脑结构的差异有关，也可以使用功能磁共振成像和当时的心理任务表现来评估大脑功能。但横断研究只是一个时间上的快照，这种研究不能告诉我们大脑中的异常特征是否影响青少年的饮酒量，或者酗酒是否会导致这些异常的大脑特征，或者两者都有。这就是所谓的因果关系。纵向研究(Longitudinal Study)可以帮助我们找出酗酒和大脑发育之间的因果关系，方法是对一组从未饮酒的儿童进行测试，然后在其中一些儿童开始饮酒的青少年时期对这组儿童进行再测试。这样，我们就有了饮酒前后大脑的数据，我们可以通过比较酗酒的人和不酗酒的人前后的变化来确定因果关系。
图2. 横断和纵向研究
横断研究在一个时间点测量参与者，科学家发现酗酒的青少年比不酗酒的青少年大脑更小更薄，大脑活动更活跃。纵向研究对同一批参与者进行多次测量。例如，研究表明较慢的PFC发展和较差的决策技能可能会导致青少年酗酒。而酗酒可能会导致青少年的大脑发育更慢。
通过结构MRI，横断研究表明：酗酒者的大脑皮层(大脑的外表面)比不酗酒的人更薄。更厚的大脑皮层更有利于发育！与不酗酒的青少年相比，酗酒者的大脑体积更小，尤其是在PFC中[5]。横断功能磁共振研究表明：当酗酒者完成智力任务时(比如倒背数字广度任务)，他们的大脑必须更加努力才能成功完成这些任务。使用心理任务表现的横断研究表明：酗酒者倾向于做出更糟糕的决定，更难阻止冲动反应并使用推理技能来选择正确答案。
这些横断研究表明酗酒与大脑中负责高级思维的PFC的结构和活动的差异有关。如果没有一个功能良好的PFC，大脑边缘系统就会接管并鼓励我们去做一些有趣但通常是危险的事情，如酗酒。这些横断研究是揭示酗酒和大脑之间关系的重要的第一步。但目前还不清楚是酗酒导致了这些大脑差异，还是大脑差异导致了酗酒。为了确定因果关系，我们需要使用对人们进行多个时间点跟踪的纵向数据。
02
大脑可以影响青少年酗酒
图3.
(A)增加青少年酗酒可能性的大脑差异。在更容易开始酗酒的青少年中，PFC更小，大脑活动也更少。PFC负责许多高级的思维技能，这些青少年往往在决策任务中表现更差。(B)青少年开始酗酒后大脑的变化总结。酗酒会导致大脑发育缓慢，从而导致较差的记忆力和冲动行为。边缘系统(用蓝色、绿色和红色表示)会被奖励活动所吸引。
一旦青少年开始经常酗酒(原因)，结构性磁共振成像显示他们的大脑(包括PFC)会生长得更缓慢(结果)[5]。酗酒会干扰髓鞘形成和修剪，而髓鞘形成和修剪对大脑的生产力至关重要。通过功能性磁共振成像，科学家们还发现：在青少年开始酗酒后，他们的大脑需要比不酗酒的青少年付出更多的努力来执行心理任务。酗酒之后，青少年往往会有更多的学习困难，记忆力也会下降。他们也会变得更冲动，这意味着他们从事其他危险活动的可能性更高。
关于青少年的大脑和酗酒还有许多未知的问题，比如，“我们可以通过大脑训练来保护大脑免受酒精的伤害吗？”、“年轻人戒酒后，大脑能自我修复吗？”，在现阶段，这些问题的答案仍然未知。还需要做更多的研究！
术语表
髓鞘形成(Myelination)：在脑细胞周围增加一层称为髓磷脂的脂肪的过程。脂肪层使脑细胞得到保护、保持健康，这使得脑细胞之间的交流更快。
修剪(Pruning)：大脑修剪细胞之间的弱连接，这可以提升强连接的效率和生产力。
边缘系统(Limbic System)：大脑内部控制情绪和感觉的部分。它是大脑的一部分，鼓励我们去做有趣的、有益的、有时是冒险的活动。
前额叶皮层(Prefrontal Cortex, PFC)：负责许多高级思维技能的大脑区域，位于前额的正后方。它使我们能够完成复杂的认知任务，是大脑发育最慢的部分。
酗酒(Binge Drinking)：短时间内饮用大量酒精，导致血液中的酒精浓度至少为0.08克/100克血液。
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)：一种利用强磁体捕捉大脑结构(结构MRI)和血流(功能MRI)图像的成像方法。
大脑皮层(Cerebral Cortex)：大脑的外层，通常有2-3毫米厚。它由神经元组成，神经元是相互交流的脑细胞。
参考文献
[1] Blakemore, S.-J. 2012. Imaging brain development: the adolescent brain. Neuroimage 61:397–406.
[2] Arain, M., Haque, M., Johal, L., Mathur, P., Nel, W., Rais, A., et al. 2013. Maturation of the adolescent brain. Neuropsychiatr. Dis. Treat. 9:449–61.
[3] Spear, L. P. 2018. Effects of adolescent alcohol consumption on the brain and behavior. Nat. Rev. Neurosci. 19:197–214.
[4] National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism. 2018. Drinking Levels Defined. Bethesda; Rockville, MD: NIAAA. Available online at: https://www.niaaa.nih.gov/alcohol-health/overview-alcohol-consumption/moderate-binge-drinking
[5] Lees, B., Mewton, L., Stapinski, L. A., Squeglia, L. M., Rae, C. D., and Teesson, M. 2019. Neurobiological and cognitive profile of young binge drinkers: a systematic review and meta-analysis. Neuropsychol. Rev. 29:357–85.
原文
Lees B, Mewton L, Stapinski L and Teesson M (2020) Binging, Boozing, and the Teenage Brain. Front. Young Minds. 8:1.
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