Neuroimaging, cannabis e prestazioni e funzioni cerebrali

"Penso che l'erba dovrebbe essere legale. Non la fumo, ma mi piace l'odore." -Andy Warhol

La cannabis contiene varie molecole che si legano ai recettori nel cervello, giustamente chiamati "recettori dei cannabinoidi". Leganti familiari (che si legano a questi recettori) includono THC (tetraidrocannabinolo) e CBD (cannabidiolo), che si legano a recettori come i recettori CB1 e CB2 con varie funzioni a valle del cervello.

Il principale neurotrasmettitore coinvolto nell'attività innata (endogena) dei cannabinoidi è l '"anandamide", un "neurotrasmettitore di acidi grassi" unico il cui nome significa "gioia", "beatitudine" o "piacere" in sanscrito e lingue antiche correlate. Questo sistema di neurotrasmettitori è stato studiato in maggiore dettaglio solo relativamente di recente e la biologia di base è abbastanza ben elaborata (p. Es., Kovacovic & Somanathan, 2014), migliorando la comprensione degli effetti terapeutici, ricreativi e avversi di diversi cannabinoidi e aprendo la strada per lo sviluppo di nuovi farmaci sintetici.

Il crescente interesse per l'uso terapeutico e ricreativo della cannabis richiede una maggiore comprensione degli effetti della cannabis sul cervello e sul comportamento. A causa della natura controversa e politicizzata della marijuana nel discorso della società, forti convinzioni sulla cannabis ostacolano la nostra capacità di avere una conversazione ragionata sui potenziali pro e contro del consumo di cannabis e hanno ostacolato le iniziative di ricerca. Tuttavia, molti stati hanno consentito l'uso medico e ricreativo dei preparati a base di cannabis, mentre il governo federale sta tornando a politiche più restrittive.

La giuria è fuori

I sostenitori della cannabis, d'altra parte, potrebbero dipingere un quadro troppo roseo dei benefici dei preparati a base di cannabis, minimizzando o respingendo le informazioni rilevanti sui pericoli della cannabis in popolazioni specifiche a rischio per alcuni disturbi mentali, i rischi dei disturbi da uso di cannabis e il effetti negativi della cannabis su alcuni processi cognitivi accompagnati da effetti potenzialmente deleteri, e persino pericolosi, sul processo decisionale e sul comportamento.

Ad esempio, mentre i preparati a base di cannabis hanno dimostrato di essere utili per la gestione del dolore e il miglioramento funzionale in varie condizioni, migliorando la qualità della vita, la cannabis può anche causare errori di giudizio e ritardi nell'elaborazione delle informazioni, che possono portare non solo a problemi individuali, ma possono intralciare le relazioni e le attività professionali, portando anche a possibili danni ad altri contribuendo ad incidenti.

La cannabis è stata chiaramente associata all'accelerazione dell'insorgenza e al peggioramento di alcune malattie, in particolare le condizioni psichiatriche. Inoltre, vi è un crescente interesse nella comprensione del potenziale terapeutico e patologico di diversi composti contenuti nei preparati di cannabis, in particolare THC e CBD, sebbene l'importanza di altri componenti sia sempre più riconosciuta. Ad esempio, un recente studio sull'American Journal of Psychiatry suggerisce fortemente che il CBD, utile per il trattamento di convulsioni intrattabili (p. Es., Rosenberg et al., 2015), può essere di notevole beneficio come agente di aumento per alcuni con schizofrenia (McGuire at al. ., 2017).

L'immagine non è né l'uno né l'altro, comunque. È necessaria una comprensione più profonda di come la cannabis influisce su diverse regioni del cervello (in condizioni diverse, ad esempio, uso acuto o cronico, con e senza diverse malattie mentali e disturbi da uso di sostanze, con variazioni individuali, ecc.) Per fondare il dibattito sulla conoscenza, e fornire risultati scientifici solidi e affidabili per aprire la strada alla ricerca futura. Manca la comprensione di base e, sebbene vi sia un numero crescente di ricerche che esaminano vari aspetti degli effetti della cannabis, come sempre accade con un corpo di ricerca in evoluzione all'inizio, la metodologia è variata in molti piccoli studi, senza un quadro chiaro per incoraggiare approcci coerenti all'indagine.

Una domanda di ovvia importanza è: quali sono gli effetti della cannabis sulle aree funzionali chiave del cervello? In che modo i cambiamenti funzionali e di connettività all'interno delle regioni anatomiche chiave ("hub", nella teoria delle reti) si estendono alle reti cerebrali in cui sono centrali? In che modo il consumo di cannabis, nella misura in cui ne comprendiamo gli effetti, gioca all'interno di compiti specifici usati per studiare la cognizione? Qual è, in generale, l'effetto della cannabis sulle reti cerebrali, inclusa la modalità predefinita, il controllo esecutivo e le reti di salienza (tre reti chiave nel "club ricco" densamente interconnesso delle reti cerebrali)?

Queste e le relative domande sono più importanti quando arriviamo a capire meglio come il divario mente / cervello può essere colmato dai progressi nella mappatura del connettoma neurale umano. L'aspettativa è che l'aumento o la diminuzione dell'attività in diverse aree del cervello negli utenti (rispetto ai non utenti) sarà correlato a ampi cambiamenti nelle reti cerebrali funzionali, che si riflettono in modelli di prestazioni differenziali su un ampio gruppo di strumenti di ricerca psicologica comunemente usati che catturano diversi aspetti della funzione mentale e del comportamento umano.

L'attuale studio

Tenendo presente questa considerazione chiave, un gruppo multicentrico di ricercatori (Yanes et al., 2018) si è proposto di raccogliere ed esaminare tutta la letteratura di neuroimaging pertinente che esamina gli effetti della cannabis sul cervello, sul comportamento e sulla psicologia.

Vale la pena rivedere brevemente l'approccio meta-analitico utilizzato e discutere quali tipi di studi sono stati inclusi ed esclusi, al fine di contestualizzare e interpretare i risultati piuttosto significativi. Hanno esaminato la letteratura, inclusi studi che utilizzano fMRI (risonanza magnetica funzionale) e scansioni PET (tomografia a emissione di positroni), strumenti comuni per misurare gli indicatori dell'attività cerebrale e hanno condotto due valutazioni preliminari per organizzare i dati.

In primo luogo, hanno diviso gli studi in quelli in cui l'attività in varie aree del cervello è stata aumentata o diminuita per gli utenti rispetto ai non utenti e hanno abbinato le aree anatomiche con le reti cerebrali funzionali di cui fanno parte. Nel secondo livello di perfezionamento, hanno utilizzato la "decodifica funzionale" per identificare e classificare diversi gruppi di funzioni psicologiche misurate nella letteratura esistente.

Ad esempio, gli studi esaminano un insieme ampio ma variabile di funzioni psicologiche per vedere come, se non del tutto, la cannabis modifica l'elaborazione cognitiva ed emotiva. Le funzioni rilevanti includevano il processo decisionale, il rilevamento degli errori, la gestione dei conflitti, la regolazione degli affetti, le funzioni di ricompensa e motivazionali, il controllo degli impulsi, le funzioni esecutive e la memoria, per fornire un elenco incompleto. Poiché studi diversi hanno utilizzato valutazioni diverse in condizioni diverse, è necessario sviluppare un approccio analitico aggregato per condurre una revisione e un'analisi complete.

Cercando più database standard, hanno selezionato studi con immagini che confrontano utenti con non utenti, con dati disponibili sotto forma di modelli standard adatti per analisi aggregate e che includevano test psicologici di percezione, movimento, emozione, pensiero e elaborazione delle informazioni sociali, in varie combinazioni. Hanno escluso quelli con condizioni di salute mentale e studi che esaminano gli effetti immediati del consumo di cannabis. Hanno analizzato questi dati curati.

Osservando la convergenza nei risultati di neuroimaging tra gli studi che utilizzano ALE (Activation Likelihood Stima, che trasforma i dati nel modello di mappatura cerebrale standard), hanno identificato quali regioni erano più e meno attive. Utilizzando MACM (Meta-Analytic Connectivity Modeling, che impiega il database BrainMap per calcolare i modelli di attivazione dell'intero cervello), hanno identificato i cluster di regioni del cervello che si attivano insieme.

Hanno completato la fase di decodifica funzionale osservando modelli di inferenza in avanti e inversa per collegare reciprocamente l'attività cerebrale con le prestazioni mentali e le prestazioni mentali con l'attività cerebrale, per capire come i diversi processi psicologici si correlano con le funzioni in diverse regioni del cervello.

Di seguito è riportato un riepilogo della "pipeline" meta-analitica complessiva:

Risultati

Yanes, Riedel, Ray, Kirkland, Bird, Boeving, Reid, Gonazlez, Robinson, Laird e Sutherland (2018) hanno analizzato un totale di 35 studi. Complessivamente, c'erano 88 condizioni basate su attività, con 202 elementi relativi alla diminuzione dell'attivazione tra 472 consumatori di cannabis e 466 non consumatori, e 161 elementi riguardanti una maggiore attivazione tra 482 utenti e 434 non consumatori. C'erano tre aree principali di risultati:

Sono state rilevate diverse aree di modifiche coerenti ("convergenti") tra utenti e non utenti, in termini di attivazione e disattivazione. Diminuzioni sono state osservate negli ACC bilaterali (entrambi i lati del cervello) (corteccia cingolata anteriore) e nella DLPFC destra (corteccia prefrontale dorsolaterale). Al contrario, è stata osservata costantemente una maggiore attivazione nello striato destro (e che si estendeva fino all'isola destra). È importante notare che questi risultati erano distinti l'uno dall'altro e questa mancanza di sovrapposizione significa che rappresentano effetti unicamente diversi della cannabis su sistemi diversi.

L'analisi MACM ha mostrato che c'erano tre gruppi di regioni cerebrali co-attivate:

• Cluster 1 - L'ACC includeva modelli di attivazione dell'intero cervello, comprese le connessioni con la corteccia insulare e caudata, la corteccia frontale mediale, il precuneus, il giro fusiforme, il culmen, il talamo e la corteccia cingolata. L'ACC è fondamentale per il processo decisionale e l'elaborazione dei conflitti ed è coinvolto nell'esplorazione e nell'impegno in una determinata linea di azione (ad esempio, Kolling et al., 2016) e queste aree correlate coprono un'ampia gamma di funzioni correlate all'ACC. L'isola è coinvolta con l'auto-percezione, un esempio notevole è un'esperienza viscerale di disgusto di sé.
• Cluster 2 - DLPFC includeva la co-attivazione con regioni parietali, corteccia orbitofrontale, corteccia occipitale e giro fusiforme. Poiché il DLPFC è coinvolto in importanti funzioni esecutive, inclusa la regolazione delle emozioni, l'esperienza dell'umore e la direzione delle risorse dell'attenzione (ad esempio, Mondino at al., 2015), nonché aspetti dell'elaborazione del linguaggio e le aree correlate riguardano le funzioni chiave, compreso l'elaborazione delle informazioni sociali, il controllo degli impulsi e affini.
• Cluster 3 - Lo striato includeva il coinvolgimento dell'intero cervello, in particolare la corteccia insulare, la corteccia frontale, il lobulo parietale superiore, il giro fusiforme e il culmen. Lo striato è coinvolto nella ricompensa - il cosiddetto "colpo di dopamina" a cui si fa riferimento così spesso - che, se adeguatamente regolato, ci consente di perseguire un successo ottimale, ma negli stati di sottoattività porta all'inazione e in eccesso contribuisce a comportamenti di dipendenza e compulsivi . Le prove esaminate nell'articolo originale suggeriscono che l'uso di cannabis può favorire i circuiti di ricompensa per predisporre alla dipendenza, e forse una motivazione schietta per le attività ordinarie.

Sebbene questi cluster siano funzionalmente distinti in termini di come sono influenzati dalla cannabis, si sovrappongono anatomicamente e spazialmente, evidenziando l'importanza cruciale dell'attività cerebrale vista dal connettoma, punto di vista in rete al fine di cogliere la traduzione dei risultati del cervello riduttivo in come la mente funziona e come questo si svolge per le persone nella vita di tutti i giorni.

La decodifica funzionale dei tre cluster ha mostrato modelli di come ciascun cluster è correlato a un gruppo di test psicologici: ad esempio, il test di Stroop, attività go / no-go che implica decisioni rapide, attività di monitoraggio del dolore e attività di valutazione della ricompensa, per citarne alcuni. Non li esaminerò tutti, ma i risultati sono rilevanti e alcuni di essi risaltano (vedi sotto).

Questa panoramica delle relazioni tra cluster e attività è utile. Particolarmente degna di nota è la presenza della condizione go / no-go task in tutte e tre le aree funzionali:

Ulteriori considerazioni

Presi insieme, i risultati di questa meta-analisi sono profondi e raggiungono gli obiettivi di concentrarsi e distillare i risultati attraverso la letteratura pertinente che studia gli effetti dell'uso di cannabis sull'attivazione cerebrale in popolazioni senza malattie mentali, guardando all'aumento e alla diminuzione dell'attività localizzata. regioni del cervello, cluster distribuiti di rilevanza distinta e impatto sulle funzioni e sui compiti di elaborazione psicologica chiave.

La cannabis riduce l'attività in entrambi i cluster ACC e DLPFC e, per le persone con una normale funzione cerebrale, questo potrebbe portare a problemi nella funzione esecutiva e nel processo decisionale. È probabile che la cannabis causi imprecisioni nel monitoraggio degli errori, portando a percezioni errate e problemi di prestazioni a causa di errori e può impedire il funzionamento durante situazioni di alto conflitto, sia da errori di giudizio che da alterazioni del processo decisionale e successiva esecuzione. Una diminuzione dell'attività DLPFC potrebbe portare a problemi di regolazione emotiva, nonché a una diminuzione della memoria e a un ridotto controllo dell'attenzione.

Per le persone con condizioni psichiatriche e mediche, gli stessi effetti cerebrali potrebbero essere terapeutici, ad esempio ridurre il carico del dolore diminuendo l'attività ACC, alleviando i ricordi traumatici e sopprimendo gli incubi post-traumatici, trattando l'ansia con pochi effetti collaterali o riducendo i sintomi psicotici (McGuire, 2017) inibendo l'attività nelle aree cerebrali coinvolte.

Ma i cannabinoidi possono anche innescare patologie, precipitando depressione o psicosi e altre condizioni, nelle popolazioni vulnerabili. L'uso di cannabis causa anche problemi al cervello in via di sviluppo, portando a effetti indesiderati a lungo termine (ad esempio, Jacobus e Tappert, 2014), come prestazioni neurocognitive ridotte e cambiamenti strutturali nel cervello.

È stato dimostrato che la cannabis, al contrario, aumenta l'attività nello striato e nelle aree correlate in generale. Per le persone con attività basale normale, ciò potrebbe portare all'innesco di circuiti di ricompensa e, come è stato osservato in numerosi studi, potrebbe aumentare il rischio di comportamenti di dipendenza e compulsivi, predisponendo ad alcune forme di patologia. Questa amplificazione dell'attività di ricompensa (combinata con gli effetti sui primi due cluster) può contribuire allo "sballo" dell'intossicazione da marijuana, aumentando il divertimento e l'attività creativa, rendendo tutto più intenso e coinvolgente, temporaneamente.

Gli autori notano che tutti e tre i cluster hanno coinvolto l'attività go / no-go, una situazione di test che richiede l'inibizione o l'esecuzione di un'azione motoria. Notano:

"In questo caso, il fatto che distinte interruzioni specifiche per regione fossero collegate alla stessa classificazione dei compiti può essere indicativo di un effetto composto correlato alla cannabis manifestato in tutti gli studi. In altre parole, una ridotta capacità di inibire comportamenti problematici può essere collegata alla riduzione simultanea di attività prefrontale (ACC e DL-PFC) ed elevazione dell'attività striatale. "

Per alcuni pazienti, secondo quanto riferito, la cannabis allevia i sintomi della depressione, caratterizzati da esperienze fondamentali di perdita di godimento, stati emotivi negativi eccessivi e mancanza di motivazione, tra gli altri sintomi, ma i consumatori più pesanti corrono un rischio maggiore di peggioramento della depressione (Manrique-Garcia et al. ., 2012).

Tuttavia, oltre al potenziale innesco per la dipendenza da altre sostanze chimiche e al miglioramento delle esperienze per coloro che amano essere intossicati dalla marijuana (altri ritengono che produca disforia, ansia, spiacevole confusione o persino paranoia), i consumatori potrebbero scoprirlo in assenza dell'uso di cannabis. , sono meno interessati alle attività regolari quando non sono elevate, con conseguente diminuzione del divertimento e della motivazione.

Questi effetti sono diversi a seconda di diversi fattori correlati all'uso di cannabis, come i tempi e la cronicità dell'uso, nonché il tipo di cannabis e la relativa chimica, date le variazioni tra le diverse specie e ceppi. Sebbene questo studio non sia stato in grado di distinguere tra gli effetti del THC e del CBD, poiché i dati non erano disponibili sulle concentrazioni o sui rapporti di questi due componenti chiave nella cannabis, è probabile che abbiano effetti diversi sulla funzione cerebrale che richiedono ulteriori indagini per essere ordinati. il potenziale terapeutico dagli effetti ricreativi e patologici.

Questo studio è uno studio fondamentale, che pone le basi per la ricerca in corso sugli effetti di vari cannabinoidi sul cervello in condizioni di salute e malattia e fornisce dati importanti per comprendere gli effetti terapeutici e dannosi di diversi cannabinoidi. L'elegante e scrupolosa metodologia di questo studio mette in luce il modo in cui la cannabis influisce sul cervello, fornendo dati significativi sugli effetti complessivi sulle reti cerebrali e sulla funzione cognitiva ed emotiva.

Le domande di interesse includono la mappatura aggiuntiva delle reti cerebrali e la correlazione di questi risultati con i modelli esistenti della mente, l'osservazione dell'effetto di diversi tipi di cannabis e modelli di utilizzo e lo studio dell'effetto dei cannabinoidi (naturali, endogeni e sintetici. ) per scopi terapeutici in diverse condizioni cliniche, uso ricreativo e potenzialmente per il miglioramento delle prestazioni.

Infine, fornendo un quadro coerente per la comprensione della letteratura esistente inclusiva degli effetti positivi e negativi della cannabis sul cervello, questo documento centra la ricerca sulla cannabis più esattamente nel flusso principale degli studi scientifici, fornendo una piattaforma neutra e de-stigmatizzata per consentire il dibattito sulla cannabis per evolversi in direzioni più costruttive di quanto non abbia storicamente.

Kolling TE, Behrens TEJ, Wittmann MK e Rushworth MFS. (2016). Segnali multipli nella corteccia cingolata anteriore. Current Opinion in Neurobiology, Volume 37, April 2016, Pages 36-43.

McGuire P, Robson P, Cubala WJ, Vasile D, Morrison PD, Barron R, Tylor A e Wright S. (2015). Cannabidiolo (CBD) come terapia aggiuntiva nella schizofrenia: uno studio multicentrico randomizzato controllato. Neuroterapeutici. 2015 Oct; 12 (4): 747–768. Pubblicato online il 18 agosto 2015.

Rosenberg EC, Tsien RW, Whalley BJ e Devinsky O. (2015). Cannabinoidi ed epilessia. Curr Pharm Des. 2014; 20 (13): 2186–2193.

Jacobus J e Tapert SF. (2017). Effetti della cannabis sul cervello degli adolescenti. Cannabis Cannabinoide Res. 2017; 2 (1): 259-264. Pubblicato online il 1 ottobre 2017.

Kovacic P e Somanathan R. (2014). Cannabinoidi (CBD, CBDHQ e THC): metabolismo, effetti fisiologici, trasferimento di elettroni, specie reattive dell'ossigeno e uso medico. The Natural Products Journal, volume 4, numero 1, marzo 2014, pagg. 47-53 (7).

Manrique-Garcia E, Zammit S, Dalman C, Hemmingsson T e Allebeck P. (2012). Uso di cannabis e depressione: uno studio longitudinale di una coorte nazionale di coscritti svedesi. Psichiatria BMC 201212: 112.