Modelo de sistemas duales
El modelo de sistemas duales, también conocido como el modelo de desequilibrio de maduración, es una teoría que surge de la neurociencia cognitiva del desarrollo que plantea que una mayor toma de riesgos durante la adolescencia es el resultado de una combinación de mayor sensibilidad de recompensa y control de los impulsos inmaduros.
En otras palabras, la apreciación de los beneficios derivados del éxito de un esfuerzo se intensifica, pero la apreciación de los riesgos de fracaso va a la zaga.
El modelo de sistemas duales plantea la hipótesis de que la maduración temprana del sistema socioemocional (incluidas las regiones cerebrales como el cuerpo estriado ) aumenta la atracción de los adolescentes por actividades emocionantes, placenteras y novedosas durante un tiempo en que los sistemas de control cognitivo (incluidas las regiones cerebrales como la corteza prefrontal ) no completamente desarrollado y, por lo tanto, no puede regular estos impulsos apetitivos y potencialmente peligrosos.
La brecha temporal en el desarrollo de los sistemas de control socioemocional y cognitivo crea un período de mayor vulnerabilidad a la toma de riesgos a mediados de la adolescencia. En el modelo de sistemas duales, «sensibilidad de recompensa» y » control cognitivo»se refieren a construcciones neurobiológicas que se miden en estudios de la estructura y función del cerebro.
Otros modelos similares al modelo de sistemas duales son el modelo de desequilibrio de maduración, el modelo de sistemas duales impulsados, y el modelo triádico.
Contenido
Perspectiva histórica
El modelo de sistemas duales surgió de la evidencia de la neurociencia cognitiva del desarrollo que proporciona información sobre cómo los patrones de desarrollo cerebral podrían explicar aspectos de la toma de decisiones de los adolescentes. En 2008, el laboratorio de Laurence Steinberg en la Universidad de Temple y el laboratorio de BJ Casey en Cornell propusieron por separado teorías similares de sistemas duales de toma de decisiones arriesgadas en adolescentes.
Casey y col. denominó a su modelo el modelo de desequilibrio de maduración.
Modelos
Modelo de desequilibrio de maduración
Tanto el modelo de sistemas duales como el modelo de desequilibrio de maduración conciben un sistema de control cognitivo de desarrollo más lento que madura hasta la adolescencia tardía. El modelo de sistemas duales propone un desarrollo en forma de U invertida del sistema socioemocional, de modo que la capacidad de respuesta de la recompensa aumente en la adolescencia temprana y disminuya a partir de entonces.
El modelo de desequilibrio de madurez retrata un sistema socioemocional que alcanza su punto máximo alrededor de la mitad de la adolescencia y luego se estabiliza en la edad adulta. Además, el modelo de sistemas duales propone que el desarrollo del control cognitivo y los sistemas socioemocionales es independiente, mientras que el desequilibrio de maduración propone que la maduración del sistema de control cognitivo conduce a la disminución de la capacidad de respuesta socioemocional.
Modelo de sistemas duales conducidos
Recientemente, se propuso otra variación del modelo de sistemas duales llamado «modelo de sistemas duales impulsados». Este modelo propone una trayectoria en forma de U invertida de la respuesta del sistema socioemocional, similar al modelo de sistemas duales, pero plantea la hipótesis de una trayectoria de control cognitivo que se estabiliza a mediados de la adolescencia.
Esta trayectoria de control cognitivo difiere de la propuesta por el modelo de sistemas duales y el modelo de desequilibrio de maduración que continúa aumentando a principios de los años 20. Similar al modelo de sistemas duales impulsados, se ha propuesto un modelo que incluye un sistema socioemocional hiperactivo que socava la capacidad reguladora del sistema de control cognitivo.Estos modelos posteriores plantean la hipótesis de que el desarrollo del control cognitivo se completa a mediados de la adolescencia y atribuyen una mayor toma de riesgos durante la adolescencia a la hiperactivación del sistema socioemocional.
El modelo de sistemas duales y el modelo de desequilibrio de la madurez proponen que el desarrollo del control cognitivo continúa hasta la edad adulta temprana y que el aumento de la toma de riesgos en la adolescencia se atribuye a un desequilibrio del desarrollo en el que el sistema socioemocional está en su punto máximo de desarrollo, pero la trayectoria del desarrollo del sistema de control cognitivo se queda atrás.
Modelo triádico
El «modelo triádico», que incluye un tercer sistema cerebral responsable del procesamiento de las emociones e implica principalmente a la amígdala. El modelo triádico propone que este sistema emocional aumenta la impulsividad durante la adolescencia al aumentar el costo percibido de retrasar la toma de decisiones.
Este modelo postula que la impulsividad y la búsqueda de riesgos en la adolescencia se deben a una combinación de sistemas de recompensa hiperactivos que hacen que los adolescentes se acerquen a los estímulos apetitivos, los sistemas de procesamiento de emociones que hacen que los adolescentes mejoren los costos percibidos de retrasar los comportamientos y reducir la evitación de estímulos potencialmente negativos, y un desarrollo cognitivo subdesarrollado sistema de control que no puede regular los comportamientos de búsqueda de recompensas.
La toma de riesgos de los adolescentes
La asunción de riesgos en ciertos dominios, pero no en todos, alcanza su punto máximo durante la adolescencia. En particular, las tasas de mortalidad y morbilidad aumentan significativamente desde la infancia hasta la adolescencia a pesar del hecho de que las capacidades físicas y mentales aumentan durante este período.
La causa principal de este aumento en la mortalidad / morbilidad entre los adolescentes es la lesión prevenible. Según el Centro para el Control de Enfermedades, en 2014 aproximadamente el 40% de todas las muertes de adolescentes (de 15 a 19 años) fueron causadas por accidentes no intencionales. De 1999 a 2006, casi la mitad de todas las muertes de adolescentes (de 12 a 19 años) se debieron a lesiones accidentales.De estas lesiones no intencionales, alrededor de 2/3 se deben a accidentes automovilísticos, seguidos de envenenamiento involuntario, ahogamiento involuntario, otros accidentes de transporte terrestre y descarga involuntaria de armas de fuego.
El modelo de sistemas duales propone que la mitad de la adolescencia es el momento de mayor propensión biológica a la toma de riesgos, pero que los adolescentes mayores pueden exhibir niveles más altos de toma de riesgos en el mundo real (por ejemplo, el consumo excesivo de alcohol es más común durante los primeros años 20) no debido a una mayor propensión a asumir riesgos sino a una mayor oportunidad.
Por ejemplo, las personas de 20 años en comparación con la mitad de la adolescencia tienen menos supervisión de un adulto, mayores recursos financieros y mayores privilegios legales. El modelo de sistemas duales busca en los paradigmas experimentales en neurociencia del desarrollo evidencia de esta mayor propensión biológica a la toma de riesgos.
También existe una relación constante entre la edad y el delito, ya que los adolescentes y los adultos jóvenes tienen más probabilidades de participar en delitos violentos y no violentos. Estos hallazgos están relacionados con aumentos en la búsqueda de sensaciones, que es la tendencia a buscar estímulos novedosos, emocionantes y gratificantes, durante la adolescencia, y el desarrollo continuo del control de los impulsos, que es la capacidad de regular el comportamiento.
El modelo de sistemas duales apunta al desarrollo del cerebro como mecanismo para esta asociación.
Búsqueda de recompensas
En muchas especies, incluidos humanos, roedores y primates no humanos, los adolescentes demuestran picos en los comportamientos de búsqueda de recompensas. Por ejemplo, las ratas adolescentes son más sensibles que las ratas adultas a los estímulos gratificantes y muestran respuestas conductuales mejoradas a la novedad y a sus compañeros.
Los humanos adolescentes muestran picos en la búsqueda de sensaciones autoinformada, mayor activación neuronal a las recompensas monetarias y sociales, mayor descuento temporal de las recompensas retrasadas, y mayores preferencias por recompensas primarias (p. ej., sustancias dulces).
La búsqueda de sensaciones es un tipo de búsqueda de recompensas que implica la tendencia a buscar estímulos novedosos, emocionantes y gratificantes. Se ha encontrado que la búsqueda de sensaciones aumenta en la preadolescencia, el pico a mediados de la adolescencia y la disminución en la edad adulta temprana.
Impulsividad
Se ha encontrado que la impulsividad exhibe una trayectoria de desarrollo diferente a la búsqueda de recompensas o sensaciones. La impulsividad disminuye gradualmente con la edad de forma lineal. Alrededor de la mitad de la adolescencia, cuando la impulsividad y la búsqueda de sensaciones están en su apogeo, es la edad pico teórica para la toma de riesgos según el modelo de sistemas duales.
Influencia social
La toma de riesgos en adolescentes es más probable que ocurra en presencia de pares en comparación con los adultos. Los estudios en animales han encontrado que los ratones adolescentes, pero no los ratones adultos, consumen más alcohol en presencia de sus pares que cuando están solos. En los seres humanos, se ha descubierto que la presencia de pares produce una mayor activación en la toma de riesgos del cuerpo estriado y la corteza orbitofrontal, y la activación en estas regiones predice la posterior toma de riesgos entre los adolescentes pero no en los adultos.
Diferencias de edad en la activación del cuerpo estriado y la corteza frontalSe ha interpretado que sugieren una mayor toma de riesgos en presencia de pares debido a la influencia de los pares en el procesamiento de recompensas en lugar de la influencia de los pares en el control cognitivo.
Sistema socioemocional
El término red o sistema del cerebro socioemocional (también conocido como sistema afectivo ventral) se refiere tanto al cuerpo estriado como a las cortezas prefrontales medial y orbitaria.
Dopamina
La evidencia de los estudios de roedores indica que el sistema dopaminérgico, la vía que conecta el área tegmental ventral con el núcleo accumbens y el tubérculo olfatorio, juega un papel crítico en el circuito de recompensa del cerebro y el estriado rico en dopamina ha sido implicado como un contribuyente clave para la sensibilidad de recompensa en el cerebro.
Durante la pubertad, el sistema dopaminérgico sufre una reorganización significativa. Se han observado mayores proyecciones de dopamina desde las áreas mesolímbicas (p. Ej., El cuerpo estriado) hasta la corteza prefrontal durante la adolescencia media y tardía. Estas proyecciones son podadas / disminuidas en la edad adulta temprana.
Se han observado picos específicos de adolescentes en receptores de dopamina en el cuerpo estriado en humanos y roedores. Además, las concentraciones de dopamina que se proyectan hacia la corteza prefrontal aumentan hacia la adolescencia, al igual que las proyecciones de dopamina desde la corteza prefrontal hasta el cuerpo estriado (es decir, el núcleo accumbens).
Hiper-versus hipo-sensibilidad a la recompensa
El cuerpo estriado se ha relacionado con el procesamiento de recompensas, el aprendizaje y la motivación.
Hiperactividad
Los estudios de neuroimagen que utilizan imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) han demostrado que el estriado ventral es más activo entre los adolescentes en comparación con niños y adultos cuando reciben recompensas monetarias, recompensas primarias, y recompensas sociales. Los picos en la actividad estriatal se asocian con una mayor toma de riesgos autoinformada.
Hipoactividad
Algunos estudios han encontrado que la actividad del cuerpo estriado está disminuida en comparación con niños y adultos cuando se anticipan recompensas, que se ha relacionado con comportamientos de mayor riesgo. La teoría que vincula esta hipoactivación con una mayor toma de riesgos es que los adolescentes experimentan una experiencia menos gratificante al anticipar recompensas y, por lo tanto, están motivados a buscar más experiencias que induzcan recompensas para lograr el mismo nivel de sensación de recompensa que otros grupos de edad.
Consenso actual
Aunque existen pruebas tanto de la hiperreactividad adolescente a las recompensas como de la hiporeactividad a las recompensas, el campo de la neurociencia del desarrollo generalmente ha convergido en la visión de la hiperreactividad. En otras palabras, es decir, que los adolescentes están motivados, en parte, a participar en conductas de búsqueda de recompensas mayores debido a cambios en el desarrollo del cuerpo estriado que contribuyen a la hipersensibilidad a la recompensa.
Sistema de control cognitivo
El sistema de control cognitivo se refiere a las cortezas prefrontal lateral, parietal lateral y cingulada anterior. La región más comúnmente investigada es la corteza prefrontal que experimenta un desarrollo sustancial durante la adolescencia. El desarrollo de la corteza prefrontal se ha implicado en la capacidad de regular el comportamiento y participar en el control inhibitorio.
Como resultado de la poda sináptica y la mielinización de la corteza prefrontal, se han observado mejoras en las funciones ejecutivas durante la adolescencia.
Poda sináptica
Durante el desarrollo, el cerebro sufre una sobreproducción de neuronas y sus conexiones sinápticas y luego elimina las que son innecesarias para un funcionamiento óptimo. Este proceso de desarrollo da como resultado una reducción de la materia gris sobre el desarrollo. Durante la adolescencia, este proceso de poda se especializa en algunas áreas que pierden aproximadamente la mitad de sus conexiones sinápticas pero otras muestran pocos cambios.
El volumen total de materia gris sufre una poda sustancial a partir de la pubertad. El proceso de pérdida de materia gris (es decir, maduración) ocurre diferencialmente en diferentes regiones del cerebro con frontal y occipital.los polos pierden materia gris temprano, pero la corteza prefrontal pierde materia gris solo al final de la adolescencia.
Mielinización
Además de la poda sináptica, el cerebro sufre mielinización, lo que influye en la velocidad del flujo de información a través de las regiones del cerebro. La mielinización involucra axones neuronales que conectan ciertas áreas del cerebro para aislarse con una sustancia grasa blanca llamada mielina que aumenta la velocidad y la eficiencia de la transmisión a lo largo de los axones.
La mielinización aumenta dramáticamente durante la adolescencia. La mielinización contribuye al adelgazamiento o reducción del desarrollo de la materia gris en la corteza prefrontal durante la adolescencia.
Enlaces a control inhibitorio
La evidencia que apoya la teoría del modelo de sistemas duales de maduración tardía del sistema de control cognitivo está respaldada por la evidencia de cambios estructurales como el adelgazamiento cortical, así como la activación menos difusa de las regiones frontales durante las tareas de control inhibitorio desde la adolescencia hasta la edad adulta.
Independientemente de la edad, el aumento de la activación de la corteza prefrontal está relacionado con un mejor rendimiento en las tareas de inhibición de la respuesta.
Paradigmas experimentales
Recompensar tareas
Se utilizan tres paradigmas experimentales principales para estudiar el comportamiento de recompensa en adolescentes (1) recepción pasiva de recompensa, (2) recompensa condicionada al desempeño de la tarea y (3) toma de decisiones seleccionando diferentes tipos de opciones de recompensa.
Tareas de exposición pasiva
Las tareas de exposición pasiva generalmente implican exponer al participante a estímulos agradables (por ejemplo, recompensa monetaria, caras atractivas). Estos paradigmas también implican la exposición a estímulos negativos para fines de comparación (por ejemplo, pérdida monetaria, caras enojadas).
Aunque estas tareas se usan más comúnmente para investigar el procesamiento de emociones en lugar de la recompensa, algunos estudios han utilizado una tarea pasiva de máquinas tragamonedas para apuntar a los circuitos de recompensa en el cerebro. Las caras también se han utilizado como recompensa por paradigmas motivacionales.
Se ha descubierto que las tareas de exposición pasiva activan el cuerpo estriado y la corteza orbitofrontal, con una activación estriatal mayor en adolescentes en respuesta a estímulos gratificantes, pero una activación orbitofrontal mayor en adultos en respuesta a estímulos negativos.
Tareas contingentes de rendimiento
La recompensa vinculada al desempeño de la tarea generalmente involucra a los participantes pidiéndoles que completen una tarea para obtener una recompensa (y, a veces, para evitar perderla). El desempeño de la tarea no está necesariamente relacionado directamente con la recompensa. Ejemplos de este tipo de tarea son el paradigma del pirata, tarea de retraso del incentivo monetario (MID), Iowa Gambling Task, Balloon Analogue Risk Task (BART), y Columbia Card Task, entre otros.
Se han informado diferencias en la activación para anticipar la recompensa versus la preparación para tratar de lograr la recompensa en las tareas de recompensa relacionadas con el rendimiento.
Tareas de toma de decisiones
Las tareas de toma de decisiones de recompensa implican que los participantes deben elegir entre diferentes opciones de recompensa. Algunas veces las recompensas difieren en probabilidad, magnitud o tipo de recompensa (por ejemplo, social versus monetaria). Estas tareas generalmente se conciben para no tener una respuesta correcta o incorrecta, sino para tomar decisiones basadas en la preferencia de los participantes.
Ejemplos de tareas de toma de decisiones incluyen tareas de descuento por demora y el juego de conducción. Durante la retroalimentación sobre las tareas de toma de decisiones, se observó una mayor activación estriatal a resultados gratificantes en adolescentes en comparación con adultos.
Tareas de inhibición de respuesta
Las tareas comunes de inhibición de la respuesta son las tareas Go / No-Go, Flanker, Stroop, Stop Signal y anti-saccade. Las personas que se desempeñan bien en estas tareas generalmente activan la corteza prefrontal en mayor medida que las personas que se desempeñan mal en estas tareas. El rendimiento en estas tareas mejora con la edad.
Tarea Ir / No ir
La tarea Ir / No ir requiere que los participantes respondan, generalmente presionando un botón o una tecla en el teclado de una computadora, a una señal designada o reteniendo una respuesta, al no presionar el botón / tecla, a una señal designada diferente. Las variantes de esta tarea incluyen letras del alfabeto, formas y caras.
Tarea Flanker
La tarea Flanker generalmente implica la presentación de un objetivo flanqueado por estímulos no objetivo que está en la misma dirección que el objetivo (congruente) o en la dirección opuesta de un objetivo (incongruente) o en ninguna dirección (neutral). Los participantes tienen que responder a la dirección del objetivo ignorando los estímulos no objetivo.
Tareas Stroop
Las tareas Stroop requieren que los participantes respondan a una faceta de los estímulos presentados (por ejemplo, leer la palabra) pero ignoren otra faceta competitiva (por ejemplo, ignoren un color contradictorio).
Tarea de señal de parada
La tarea Stop Signal es similar a la tarea Go / No-Go en que los participantes ven una señal que indica una prueba de go. Para las pruebas de detención, los participantes ven la señal de inicio, pero luego se les presenta la señal de detención (generalmente un sonido) que indica que no deben responder a la prueba de inicio.
Presentar la señal de parada después de la señal de avance hace que esta tarea sea más difícil que las tareas tradicionales de Ir / No ir.
Tarea antisaccade
Las tareas antisaccade generalmente requieren que los participantes se fijen en un objetivo inmóvil. Luego se presenta un estímulo en un lado del objetivo y se le pide al participante que haga una sacada (ya sea que mueva los ojos o responda presionando un botón) en dirección opuesta al estímulo.
Relevancia legal
La inmadurez y la culpabilidad del desarrollo adolescente fueron fundamentales en tres casos de la Corte Suprema de los Estados Unidos : Roper v. Simmons, Graham v. Florida, y Miller v. Alabama. Antes de Roper en 2005, la Corte Suprema se había basado en estándares de sentido común para determinar la culpabilidad de los adolescentes.
Por ejemplo, en Thompson v. Oklahoma,El Tribunal prohibió la pena capital para personas menores de 16 años, declarando que «los estándares contemporáneos de la decencia confirman nuestro juicio de que una persona tan joven no es capaz de actuar con el grado de culpabilidad que puede justificar la pena máxima».
En Roper, sin embargo, la Corte consideró la ciencia del desarrollo como una razón para abolir la pena capital para menores. En 2010, el Tribunal dictaminó que la vida sin libertad condicional era inconstitucional para menores en Graham y en 2012 el Tribunal dictaminó que los Estados no podían ordenar la vida sin libertad condicional para menores, incluso en el caso de homicidio en Miller.
En molinero, el Tribunal declaró que «cada vez está más claro que los cerebros adolescentes aún no están completamente maduros en las regiones y sistemas relacionados con las funciones ejecutivas de orden superior, como el control de impulsos, la planificación anticipada y la evitación de riesgos».
Crítica
Otros han criticado el modelo triádico por la falta de evidencia que implique los sistemas de procesamiento de emociones (por ejemplo, la amígdala) en la toma de riesgos durante la adolescencia.
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