Neuroimaging, cannabis en hersenprestaties en -functie

'Ik vind dat wiet legaal moet zijn. Ik rook hem niet, maar ik vind de geur ervan lekker.' -Andy Warhol

Cannabis bevat verschillende moleculen die zich binden aan receptoren in de hersenen, toepasselijk "cannabinoïde receptoren" genoemd. Bekende liganden (die aan die receptoren binden) zijn onder meer THC (tetrahydrocannabinol) en CBD (cannabidiol), die zich binden aan receptoren zoals de CB1- en CB2-receptoren met verschillende stroomafwaartse functies op de hersenen.

De primaire neurotransmitter die betrokken is bij aangeboren (endogene) cannabinoïde activiteit is 'anandamide', een unieke 'vetzuurneurotransmitter' waarvan de naam 'vreugde', 'gelukzaligheid' of 'verrukking' betekent in het Sanskriet en verwante oude talen. Dit neurotransmittersysteem is pas relatief recent in meer detail onderzocht en de basisbiologie is redelijk goed uitgewerkt (bijv. Kovacovic & Somanathan, 2014), waardoor het begrip van therapeutische, recreatieve en nadelige effecten van verschillende cannabinoïden is verbeterd en de weg wordt geëffend. voor de ontwikkeling van nieuwe synthetische geneesmiddelen.

De toenemende belangstelling voor therapeutisch en recreatief gebruik van cannabis vereist een beter begrip van de effecten van cannabis op de hersenen en het gedrag. Vanwege de controversiële en gepolitiseerde aard van marihuana in het maatschappelijk discours, belemmeren sterke overtuigingen over cannabis ons vermogen om een ​​beredeneerd gesprek te voeren over de mogelijke voor- en nadelen van cannabisgebruik en hebben ze onderzoeksinitiatieven belemmerd. Desalniettemin hebben veel staten het medicinale en recreatieve gebruik van cannabispreparaten toegestaan, terwijl de federale overheid teruggrijpt naar een restrictiever beleid.

De jury is eruit

Aan de andere kant kunnen voorstanders van cannabis een te rooskleurig beeld schetsen van de voordelen van cannabispreparaten, door relevante informatie over de gevaren van cannabis in specifieke populaties die risico lopen op bepaalde psychische stoornissen, de risico's van stoornissen in het gebruik van cannabis te bagatelliseren of te verwerpen. negatieve effecten van cannabis op bepaalde cognitieve processen die gepaard gaan met mogelijk schadelijke en zelfs gevaarlijke effecten op besluitvorming en gedrag.

Hoewel cannabispreparaten bijvoorbeeld nuttig zijn gebleken voor pijnbeheersing en functionele verbetering onder verschillende omstandigheden, waardoor de kwaliteit van leven verbetert, kan cannabis ook beoordelingsfouten en vertragingen in de informatieverwerking veroorzaken, wat niet alleen kan leiden tot individuele problemen, maar ook tot kunnen relaties en professionele activiteiten in de weg staan ​​en zelfs leiden tot mogelijke schade voor anderen door bij te dragen aan ongevallen.

Cannabis is duidelijk in verband gebracht met het versnellen van het ontstaan ​​en verergeren van bepaalde ziekten, met name psychiatrische aandoeningen. Bovendien is er een groeiende belangstelling voor het begrijpen van het therapeutische en pathologische potentieel van verschillende verbindingen in cannabispreparaten, met name THC en CBD, hoewel het belang van andere componenten steeds meer wordt erkend. Een recente studie in het American Journal of Psychiatry suggereert bijvoorbeeld sterk dat CBD, nuttig voor de behandeling van hardnekkige aanvallen (bijv. Rosenberg et al., 2015), van aanzienlijk voordeel kan zijn als versterkend middel voor sommigen met schizofrenie (McGuire et al. ., 2017).

De foto is echter niet of-of. Een beter begrip van hoe cannabis verschillende hersenregio's beïnvloedt (onder verschillende omstandigheden, bijv. Acuut versus chronisch gebruik, met en zonder verschillende psychische aandoeningen en stoornissen in het gebruik van middelen, met individuele variaties, enz.) Is vereist om het debat in kennis te onderbouwen, en zorgen voor solide, betrouwbare wetenschappelijke bevindingen om de weg vrij te maken voor toekomstig onderzoek. Fundamenteel begrip ontbreekt, en hoewel er een groeiend aantal onderzoeken is dat naar verschillende aspecten van cannabiseffecten kijkt, zoals altijd het geval is met een evoluerend onderzoek in het begin, is de methodologie gevarieerd in veel kleine onderzoeken, zonder een duidelijk kader voor aanmoedigen van consistente benaderingen van onderzoek.

Een voor de hand liggende vraag is: wat zijn de effecten van cannabis op de belangrijkste functionele gebieden van de hersenen? Hoe verspreiden functionele en connectiviteitsveranderingen binnen belangrijke anatomische regio's ('hubs', in de netwerktheorie) zich naar de hersennetwerken waarin ze centraal staan? Hoe speelt cannabisgebruik, voor zover we de effecten ervan begrijpen, binnen specifieke taken die worden gebruikt om cognitie te bestuderen? Wat is in het algemeen het effect van cannabis op hersennetwerken, inclusief de standaardmodus, uitvoerende controle en opvallende netwerken (drie sleutelnetwerken in de dicht met elkaar verbonden "rijke club" van hersennetwerken)?

Deze en gerelateerde vragen zijn belangrijker naarmate we beter gaan begrijpen hoe de kloof tussen geest en hersenen kan worden overbrugd door vooruitgang bij het in kaart brengen van het menselijke neurale connectoom. De verwachting is dat toename of afname van activiteit in verschillende hersengebieden bij gebruikers (vergeleken met niet-gebruikers) zal correleren met brede veranderingen over functionele hersennetwerken, die worden weerspiegeld in patronen van differentiële prestatie op een grote groep veelgebruikte psychologische onderzoeksinstrumenten. die verschillende aspecten van mentale functie en menselijk gedrag vastleggen.

De huidige studie

Met deze belangrijke overweging in gedachten, ging een multicentrische groep onderzoekers (Yanes et al., 2018) op zoek naar alle relevante neuroimaging-literatuur over de effecten van cannabis op de hersenen en op gedrag en psychologie.

Het loont de moeite om de meta-analytische benadering die wordt gebruikt kort te bespreken en te bespreken welke soorten onderzoeken zijn opgenomen en uitgesloten, om de vrij significante bevindingen te contextualiseren en te interpreteren. Ze keken naar literatuur, waaronder onderzoeken met behulp van fMRI (functionele magnetische resonantie beeldvorming) en PET-scans (positronemissietomografie), gemeenschappelijke instrumenten om indicatoren van hersenactiviteit te meten, en voerden twee voorlopige beoordelingen uit om de gegevens te ordenen.

Ten eerste verdeelden ze de onderzoeken in onderzoeken waarin de activiteit in verschillende hersengebieden werd verhoogd of verlaagd voor gebruikers versus niet-gebruikers, en ze koppelden anatomische gebieden aan de functionele hersennetwerken waarvan ze deel uitmaken. In de tweede verfijningslaag gebruikten ze "functionele decodering" om verschillende groepen psychologische functies die in de bestaande literatuur werden gemeten, te identificeren en te categoriseren.

Studies kijken bijvoorbeeld naar een grote maar wisselende reeks psychologische functies om te zien hoe cannabis, of helemaal niet, de cognitieve en emotionele verwerking verandert. Relevante functies waren onder meer besluitvorming, foutdetectie, conflictbeheer, affectregulatie, belonings- en motivatiefuncties, impulscontrole, uitvoerende functies en geheugen, om een ​​onvolledige lijst te bieden. Omdat verschillende onderzoeken verschillende beoordelingen onder verschillende omstandigheden hebben gebruikt, is het ontwikkelen van een gepoolde analytische benadering noodzakelijk om een ​​uitgebreide beoordeling en analyse uit te voeren.

Ze doorzochten meerdere standaarddatabases en selecteerden studies met beeldvorming waarbij gebruikers werden vergeleken met niet-gebruikers, met gegevens die beschikbaar waren in de vorm van standaardmodellen die geschikt waren voor gepoolde analyse, en die psychologische tests van perceptie, beweging, emotie, denken en sociale informatieverwerking omvatten. in verschillende combinaties. Ze sloten mensen met psychische aandoeningen uit en studies die naar de onmiddellijke effecten van cannabisgebruik keken. Ze analyseerden deze samengestelde gegevens.

Kijkend naar de convergentie in neuroimaging-bevindingen tussen studies met ALE (Activation Likelihood Estimate, die de gegevens omzet naar het standaard brain mapping-model), identificeerden ze welke regio's meer en minder actief waren. Met behulp van MACM (Meta-Analytic Connectivity Modeling, dat de BrainMap-database gebruikt om activeringspatronen van het hele brein te berekenen), identificeerden ze clusters van hersenregio's die samen werden geactiveerd.

Ze voltooiden de functionele decoderingsfase door naar voorwaartse en omgekeerde inferentiepatronen te kijken om hersenactiviteit wederzijds te koppelen aan mentale prestaties, en mentale prestaties aan hersenactiviteit, om te begrijpen hoe verschillende psychologische processen correleren met functies in verschillende hersenregio's.

Hier is een samenvatting van de algemene meta-analytische "pijplijn":

Bevindingen

Yanes, Riedel, Ray, Kirkland, Bird, Boeving, Reid, Gonazlez, Robinson, Laird en Sutherland (2018) analyseerden in totaal 35 onderzoeken. Alles bij elkaar waren er 88 op taken gebaseerde condities, met 202 elementen die verband hielden met verminderde activering onder 472 cannabisgebruikers en 466 niet-gebruikers, en 161 elementen met betrekking tot verhoogde activering onder 482 gebruikers en 434 niet-gebruikers. Er waren drie belangrijke bevindingen:

Er waren verschillende gebieden met consistente ("convergente") veranderingen opgemerkt bij gebruikers en niet-gebruikers, in termen van activering en deactivering. Er werden afnames waargenomen in bilaterale (beide hersenhelften) ACC's (anterieure cingulaire cortex) en de rechter DLPFC (dorsolaterale prefrontale cortex). Daarentegen werd er consequent verhoogde activering waargenomen in het rechter striatum (en strekte zich uit tot de rechter insula). Het is belangrijk op te merken dat deze bevindingen van elkaar verschilden, en dit gebrek aan overlap betekent dat ze uniek verschillende effecten van cannabis op verschillende systemen vertegenwoordigen.

MACM-analyse toonde aan dat er drie clusters van co-geactiveerde hersenregio's waren:

• Cluster 1 - ACC omvatte activeringspatronen van de hele hersenen, inclusief verbindingen met de insulaire en caudate cortex, mediale frontale cortex, precuneus, fusiforme gyrus, culmen, thalamus en cingulaire cortex. De ACC is de sleutel voor het nemen van beslissingen en het verwerken van conflicten en is betrokken bij het onderzoeken en plegen van een bepaalde handelwijze (bijv.Kolling et al., 2016), en deze gerelateerde gebieden bestrijken een breed scala aan functies die verband houden met de ACC. De insula is betrokken bij zelfperceptie, een opmerkelijk voorbeeld is een diepgewortelde ervaring van zelfafkeer.
• Cluster 2 - DLPFC omvatte co-activering met pariëtale regio's, orbitofrontale cortex, occipitale cortex en fusiforme gyrus. Aangezien de DLPFC betrokken is bij belangrijke uitvoerende functies, waaronder het reguleren van emoties, het ervaren van gemoedstoestand en het aansturen van aandachtsmiddelen (bijv.Mondino et al., 2015), evenals aspecten van taalverwerking, en de gerelateerde gebieden richten zich op sleutelfuncties, inclusief verwerking van sociale informatie, impulsbeheersing en aanverwante zaken.
• Cluster 3 - Striatum omvatte betrokkenheid van het hele brein, met name de insulaire cortex, frontale cortex, superieure pariëtale lobulus, fusiform gyrus en culmen. Het striatum is betrokken bij beloning - de zogenaamde 'dopamine-hit' waarnaar zo vaak wordt verwezen - die, wanneer goed gereguleerd, ons in staat stelt om optimaal succes na te streven, maar in staten van onderactiviteit leidt het tot inactiviteit en draagt ​​het teveel bij tot verslavend en dwangmatig gedrag . Het bewijs dat in het originele artikel is besproken, suggereert dat cannabisgebruik beloningscircuits kan stimuleren om vatbaarder te zijn voor verslaving, en mogelijk de motivatie voor gewone activiteiten kan afzwakken.

Hoewel deze clusters functioneel verschillend zijn in termen van hoe ze worden beïnvloed door cannabis, overlappen ze anatomisch en ruimtelijk, wat het cruciale belang benadrukt van bezien hersenactiviteit vanuit het connectome, genetwerkte oogpunt om de vertaling te begrijpen van reductieve hersenbevindingen naar hoe de geest werkt, en hoe dit uitpakt voor mensen in het dagelijks leven.

De functionele decodering van de drie clusters liet patronen zien van hoe elk cluster correleert met een groep psychologische tests: bijvoorbeeld de Stroop-test, go / no-go-taak die snelle beslissingen omvat, taken voor pijnmonitoring en taken voor het beoordelen van beloningen, om noem er een paar. Ik zal ze niet allemaal bespreken, maar de bevindingen zijn relevant en sommige vallen op (zie hieronder).

Dit overzicht van de clustertaakrelaties is handig. Vooral opmerkelijk is de aanwezigheid van de go / no-go-taakconditie in alle drie functionele gebieden:

Verdere overwegingen

Alles bij elkaar genomen zijn de resultaten van deze meta-analyse diepgaand en bereiken ze de doelen om te focussen op en distillatie van bevindingen uit de relevante literatuur over de effecten van cannabisgebruik op hersenactivatie bij populaties zonder psychische aandoening, waarbij wordt gekeken naar verhoogde en verminderde activiteit in gelokaliseerde hersengebieden, gedistribueerde clusters van verschillende relevantie en de impact op belangrijke psychologische verwerkingstaken en -functie.

Cannabis verlaagt de activiteit in zowel ACC- als DLPFC-clusters, en voor mensen met een normale hersenfunctie kan dit leiden tot problemen in de uitvoerende functie en besluitvorming. Cannabis veroorzaakt waarschijnlijk onnauwkeurigheid bij het monitoren van fouten, wat leidt tot misvattingen en prestatieproblemen als gevolg van fouten, en kan het functioneren belemmeren tijdens situaties met veel conflicten, zowel door beoordelingsfouten als door veranderde besluitvorming en daaropvolgende uitvoering. Een verminderde DLPFC-activiteit kan leiden tot emotionele reguleringsproblemen, evenals een verminderd geheugen en verminderde aandachtscontrole.

Voor mensen met psychiatrische en medische aandoeningen zouden dezelfde herseneffecten therapeutisch kunnen zijn, bijvoorbeeld het verminderen van pijnbelasting door het verminderen van ACC-activiteit, het verlichten van traumatische herinneringen en het onderdrukken van posttraumatische nachtmerries, het behandelen van angst met weinig bijwerkingen of het verminderen van psychotische symptomen (McGuire, 2017) door de activiteit in de betrokken hersengebieden te remmen.

Maar cannabinoïden kunnen ook pathologie veroorzaken, depressie of psychose en andere aandoeningen veroorzaken bij kwetsbare bevolkingsgroepen. Cannabisgebruik veroorzaakt ook problemen voor de zich ontwikkelende hersenen, wat leidt tot ongewenste langetermijneffecten (bijv.Jacobus en Tappert, 2014), zoals verminderde neurocognitieve prestaties en structurele veranderingen in de hersenen.

Cannabis bleek daarentegen de activiteit in het striatum en aanverwante gebieden in het algemeen te verhogen. Voor mensen met normale basisactiviteit zou dit kunnen leiden tot het primen van beloningscircuits, en zoals is waargenomen in talloze onderzoeken, zou dit het risico op verslavend en compulsief gedrag kunnen vergroten, wat vatbaar is voor sommige vormen van pathologie. Deze versterking van de beloningsactiviteit (gecombineerd met effecten op de eerste twee clusters) kan bijdragen aan de "high" van marihuana-intoxicatie, waardoor het genot en de creatieve activiteit wordt versterkt, waardoor alles tijdelijk intenser en boeiender wordt.

De auteurs merken op dat alle drie de clusters de go / no-go-taak betroffen, een testsituatie die de remming of het uitvoeren van een motorische actie vereist. Ze merken op:

"Hier kan het feit dat verschillende regiospecifieke verstoringen in verband werden gebracht met dezelfde taakclassificatie een aanwijzing zijn voor een aan cannabis gerelateerd samengesteld effect dat zich manifesteert in verschillende onderzoeken. Met andere woorden, een verminderd vermogen om problematisch gedrag te remmen kan verband houden met een gelijktijdige vermindering van prefrontale activiteit (ACC en DL-PFC) en verhoging van striatale activiteit. "

Voor sommige patiënten verlicht cannabis naar verluidt symptomen van depressie, gekenmerkt door kernervaringen zoals verlies van plezier, buitensporige negatieve emotionele toestanden en gebrek aan motivatie, naast andere symptomen, maar zwaardere gebruikers lopen een verhoogd risico op verergering van depressie (Manrique-Garcia et al. ., 2012).

Echter, naast de mogelijke voorbereiding op verslaving aan andere chemicaliën en het verbeteren van ervaringen voor degenen die graag bedwelmd zijn met marihuana (anderen vinden dat het dysforie, angst, onaangename verwarring of zelfs paranoia veroorzaakt), kunnen gebruikers merken dat bij afwezigheid van cannabisgebruik , zijn ze minder geïnteresseerd in reguliere activiteiten als ze niet high zijn, wat leidt tot minder plezier en motivatie.

Deze effecten verschillen afhankelijk van verschillende factoren die verband houden met cannabisgebruik, zoals de timing en chroniciteit van het gebruik, evenals het type cannabis en de relatieve chemie, gezien de variaties tussen verschillende soorten en soorten. Hoewel deze studie geen onderscheid kon maken tussen de effecten van THC en CBD, aangezien er geen gegevens beschikbaar waren over concentraties of verhoudingen van deze twee hoofdbestanddelen in cannabis, is het waarschijnlijk dat ze verschillende effecten hebben op de hersenfunctie die nader onderzoek vereisen om te sorteren therapeutisch potentieel uit recreatieve en pathologische effecten.

Deze studie is een fundamentele studie die de weg bereidt voor lopend onderzoek naar de effecten van verschillende cannabinoïden op de hersenen bij gezondheid en ziekte, en levert belangrijke gegevens op om de therapeutische en schadelijke effecten van verschillende cannabinoïden te begrijpen. De elegante en nauwgezette methodologie in deze studie werpt de schijnwerpers op hoe cannabis de hersenen beïnvloedt en levert belangrijke gegevens op over de algemene effecten op hersennetwerken en op cognitieve en emotionele functies.

Interessante vragen zijn onder meer het extra in kaart brengen van hersennetwerken en het correleren van deze bevindingen met bestaande modellen van de geest, het kijken naar het effect van verschillende soorten cannabis en gebruikspatronen, en het onderzoeken van het effect van cannabinoïden (van nature voorkomend, endogeen en synthetisch). ) voor therapeutische doeleinden in verschillende klinische omstandigheden, recreatief gebruik en mogelijk voor prestatieverbetering.

Ten slotte, door een coherent kader te bieden voor het begrijpen van de bestaande literatuur, inclusief de positieve en negatieve effecten van cannabis op de hersenen, centreert dit artikel cannabisonderzoek meer in de hoofdstroom van wetenschappelijk onderzoek en biedt het een neutraal, gedestigmatiseerd platform om het debat mogelijk te maken. over cannabis om in constructievere richtingen te evolueren dan historisch het geval is.

Kolling TE, Behrens TEJ, Wittmann MK & Rushworth MFS. (2016). Meerdere signalen in de cortex cingularis anterior. Current Opinion in Neurobiology, jaargang 37, april 2016, pagina's 36-43.

McGuire P, Robson P, Cubala WJ, Vasile D, Morrison PD, Barron R, Tylor A en Wright S. (2015). Cannabidiol (CBD) als aanvullende therapie bij schizofrenie: een gerandomiseerde gecontroleerde studie in meerdere centra. Neurotherapeutica. 2015 okt; 12 (4): 747-768. Online gepubliceerd op 18 augustus 2015.

Rosenberg EC, Tsien RW, Whalley BJ & Devinsky O. (2015). Cannabinoïden en epilepsie. Curr Pharm Des. 2014; 20 (13): 2186-2193.

Jacobus J & Tapert SF. (2017). Effecten van cannabis op de hersenen van adolescenten. Cannabis Cannabinoïde Res. 2017; 2 (1): 259-264. Online gepubliceerd op 1 oktober 2017.

Kovacic P en Somanathan R. (2014). Cannabinoïden (CBD, CBDHQ en THC): metabolisme, fysiologische effecten, elektronenoverdracht, reactieve zuurstofsoorten en medisch gebruik. The Natural Products Journal, jaargang 4, nummer 1, maart 2014, pp.47-53 (7).

Manrique-Garcia E, Zammit S, Dalman C, Hemmingsson T & Allebeck P. (2012). Cannabisgebruik en depressie: een longitudinale studie van een nationaal cohort van Zweedse dienstplichtigen. BMC Psychiatry 201212: 112.