A korai szociális izoláció élettani és viselkedésbeli hatásai

A szociális izoláció az élőlény teljes vagy részleges elkülönítése az őt természetes körülmények között körülvevő szociális környezettől, gondozótól, fajtársaktól. Hatásait számos élőlényen vizsgálták, kezdve a patkányoktól egészen a főemlősökig. Az izoláció, illetve az általa okozott stressz hatására jelentkező abnormális viselkedésformák megnyilvánulása számos tényezőtől függ: állatfajtól, életkortól, az izoláció időtartamától és gyakoriságától, sőt még attól is, hogy a vizsgált egyedet az elsődleges gondviselőjétől (általában az anyja) vagy a faj-, illetve alomtársaitól választják el. Az eltérő izolációs körülmények ellenére az elkülönítést minden egyed stresszként, káros hatásként éli meg, melynek akár maradandó következményei is lehetnek, különösen abban az esetben, ha az élet korai szakaszában következik be. Egyre több bizonyíték utal arra, hogy az élet korai szakaszában megélt kedvezőtlen tapasztalatok hatással vannak az agyi funkciókra. Ebben az életszakaszban elszenvedett stressz hatások befolyásolják a HPA (hipotalamusz-hipofízis-mellékvesekéreg) tengely fejlődését, ami hatással van a különböző jelátviteli utak működésére, ezek megváltozása pedig viselkedészavarokhoz vezet. Ezek a korai élettapasztalatok és a genetikai tényezők együttesen határozzák meg az egyén érzékenységét a különböző mentális zavarokra.

A korai szociális izoláció élettani hatásai

Egyes gének expressziója függhet az adott környezeti feltételektől, így fajon belül is, más és más feltételek mellett lehetnek egyedi eltérések.Ecetmuslincákkal végzett kísérletből kimutatták, hogy számukra ideális körülmények között röpképes szárnyakat hoztak létre, ellenkező esetben pedig csökevényes szárnyakat fejlesztettek, vagy egyáltalán nem volt szárnyuk (Hanrly, 1941). Általában a szervezet felépítését genetikai tényezők határozzák meg, de rendkívül fontosak lehetnek egyes szervek és viselkedésformák kialakulásában a környezeti hatások. Az idegrendszer külső és belső környezeti változásokkal szembeni ellenálló-képessége a neuroplaszticitás. Külső hatásként említendő stresszorok mindig a megfelelő agyterületekre hatnak például ha az érzelmek kiváltása a cél, akkor az amygdalára illetve a prefrontális kéregre fogják kifejteni a hatásukat, de ha a tanulás és memória kiépítésre a cél, ez esetben a hyppocampusra. Stressz hatására a központi idegrendszer stimulálja a neuroendokrin és az autonóm idegrendszert, aminek elsődleges célja a túlélésre irányul (magas pulzus, fokozott oxigénfogyasztás, intenzív glükoneogenezis), és nem sokkal később a limbikus rendszer is csatlakozik. Ezek a különböző hatások felerősítik a HPA-tengely (Hipotalamo-Hipofízis-Mellékvese tengely) működését, ami ezek kivédésére törekszik. Normális fejlődés esetén, felelős anyai a hippocampusban megnő az N-metil-D-aszpartát receptorok expressziója és a BDNF (brain-derived neurotropic factor) termelése, minek hatására gyorsul a szinaptikus információáramlás, ellenben a leválasztott kölykökkel, ahol ez a folyamat hatékonysága csökken, így az idegsejtek kapcsolata is romlik.

Ezen kívül a stressz által felszabadult hormonok negatív hatással vannak a hippocampusra és az amygdalára, amik felelősek a rövidtávú memória hosszútávúvá alakulásáért, illetve elhelyezik az adott információt helyben és időben. Hosszútávú megterhelés esetén, a szinaptikus kapcsolatokhoz legfontosabb molekulák, mint a NMDA, DBNF és pCREB (memória átalakításért felelős faktor) mennyisége csökken.

Stressz fogalma, hatásai:

A stressznek a mai napig nem létezik egyetlen, pontosan körülhatárolt definíciója. Váratlan események, a körülmények megváltozása, a félelem, a fájdalom és számos egyéb tényező válthat ki stresszt az élőlényekben. A stressz Selye János által megfogalmazott definíciója a mai napig használatos az orvostudományban. Eszerint a stressz a szervezet nem specifikus válasza bármilyen igénybevételre (Selye,1976).[1] Az inger lehet kedvezőtlen, de akár kedvező is. A lényeg, hogy a szervezettől valamilyen szintű újraalkalmazkodást igényel, tehát stresszornak tekinthető.

A szervezetben a különböző stresszorok hasonló biológiai hatást váltanak ki. Élettani szempontból stresszornak tekinthető minden olyan hatás, ami az autonóm idegrendszer, illetve a hipotalamusz-hipofízis-mellékvesekéreg (továbbiakban HPA) tengely aktiválódását eredményezi és elősegíti a katabolizmust.[2] [3] A HPA tengelynek jelentős szerepe van az agresszió szabályozásában, ezért hiperaktivitása esetén túlzott mértékű agresszió és számos, ehhez kapcsolódó pszichiátriai rendellenesség jelentkezhet.[4]

A tengely aktiválódása az alábbi mechanizmus szerint zajlik: fizikai/mentális stresszhatásra a a hipotalamuszban termelődő faktorok, a corticotrophin-releasing hormone (CRH) illetve a vazopresszin leadása fokozódik. A CRH a hipofízis elülső lebenyébe kerülve serkenti az adrenocorticotrop hormon (ACTH) termelést. Az ACTH stimulálja a gonádok glükokortikoid szekrécióját: hatására emberben főleg kortizol, rágcsálókban kortikoszteron termelődik. A glükokortikoidok az energiatartalékok mozgósításával, illetve átrendezésével reagálnak a különböző stresszorokra, így elősegítve az adaptációt.[5]

Kutatások támasztják alá, hogy mind rágcsálókban, mind emberben a glükokortikoidok szintje a korai élet stádiumában a legalacsonyabb, és pubertás korra éri el a csúcsot.[6] A korai szociális izoláció, azon belül is főleg az anyai gondoskodás hiánya jelentős posztnatális stesszor a fiatal élőlények számára. Ennek eredményeként a még fejlődésben lévő idegrendszerben a súlyos vagy hosszantartó illetve gyakori stresszhatás a HPA tengely hiperaktivációját eredményezi, megemelve a vér eredetileg alacsony glükokortikoid szintjét. Ennek következményeként bizonyos betegségekre - szorongás, depresszió, egyéb kognitív diszfunkciók, illetve diabétesz – és rendellenes viselkedésre való hajlam fokozódik.[7]

• [1] Selye János: Stressz distressz nélkül, Akadémiai Kiadó Budapest, 1976, 25.old.

• [2] McEwen BS. Effects of adverse experiences for brain structure and function. Biol Psychiatry 2000;48:721-31 [3] Heuser I, Lammers CH. Stress and the brain. Neurobiol Aging 2003;24(S1):S69-76 [4] K.McBurnett, A.Raine,, M. Stouthamer-Loeber, R.Loeber, A.M. Kumar, M.Kumar, B.B. Lahey, Mood and hormone responses to psychological challenge in adolescent males with conduct problems, Biol. Psychiatry 57 (2005) 1109-1116 [5] Early life stress cikk 123.old [6] én tanulmányom, 505.old. majd hivatkozom rendesen

o HPA tengelyre kifejtett hatás à CRH, ACTH à glükokortikoidok, mineralokortikoidok: hatások, hiány/túltermelés esetén az állat viselkedése hogyan változik, ciklikusság és agresszió közti kapcsolat

§ Állatfaji különbségek HPA tengely vizsgálatakor stresszhatásra (főemlős, rágcsáló)

o Vazopresszin, oxitocin termelődés vizsgálata stresszhatásra à viselkedésbeli változások (főemlős, rágcsáló)

o Szerotonintermelésre gyakorolt hatások (főemlős, rágcsáló)

o Enyhe stressz pozitív hatásai az alkalmazkodóképességre és önállóságra

A szociális izoláció hatásait alakító genetikus és epigenetikus faktorok

o MAO-A és 5-HT-transzporter enzimek

Stresszhatásra reagáló hormonok: receptorok, hormonhatások stb részletezése, állatfaji különbségekkel

· HPA tengely, ACTH, glüko-és mineralokortikoidok

· Vazopresszin, oxitocin

· Szerotonin

A szociális izoláció okozta abnormális viselkedési formák

Az agresszió

Számos fajban igazolták, hogy a korai szociális izoláció az agresszió fokozódását okozza (pl: patkány, bölcsőszájú hal, rhesus makákó) Szociálisan izoláltan nevelt laboratóriumi patkányokban nem csak az agresszió mennyiségi, hanem minőségi változását is megfigyelték ( Tóth és mtsai)

1. Rezidensként a sérülékeny testrészek támadása (a normális az offenzív típusú támadás lenne).
2. A támadások előrejelzése csökken.
3. Védekező magatartás növekedése.

Az élet korai szakaszán elszenvedett szociális zavarok által okozott élettani illetve viselkedésbeli hatások vizsgálatához használt kísérletek: elválasztás utáni szociális izoláció, anyai gondoskodás megvonása (egyszer-többször, változó időtartamra-hosszú,rövid), valamint a születés utáni közvetlen vagy ahhoz nagyon közeli időpontban történő teljes szeparáció. Ezek a vizsgálatok amellett hogy bizonyítottan fokozták az agresszív viselkedést, más viselkedésformákra is hatnak, úgy mint az új környezetbe kerülő állat aktivitására, a szorongás mértékére és szociális viselkedésére. Már egy hetes izoláció hatására is csökkent patkányokban egy idegen fajtárshoz való közeledés mértéke semleges területen. Két hetes izoláció után felnőtt patkányok több sérülést szenvedtek el alárendelt helyzetben, mint szociális környezetben élő fajtársaik. Ennek oka nagy valószínűséggel az, hogy a kezelt állat nem tudta (nem tanulta meg a fajtársaktól) hogyan kell viselkednie szubmisszív (alárendelt) helyzetben. Ezek a fajspecifikus kommunikáció sérülésére utalnak.Mindezek alapján arra következtethetünk, hogy az egyedet a fejlődése során ért környezeti hatások nagymértékben befolyásolják felnőttkori szociális viselkedését és agresszivitását.

A szociális izolációban nevelt patkányokon rögzített viselkedésminták:

• A rezidens-betolakodó tesztben, ezek az előzetesen izolált állatok voltak rezidens pozícióban, mégis harapásaik nagy része a betolakodó (amely náluk kisebb volt) sérülékeny testrészeire (has, torok) irányult (2.B ábra). Ebben a helyzetben ez abnormális agressziónak tekinthető, hiszen domináns pozíciójuk ellenére nem az offenzív támadásmintázatot használták (ami a nem sérülékeny testrészekre irányult volna, úgy mint hát, oldalak). Itt a defenzív támadásmintázat használata nem felel meg a fajspecifikus szabályoknak és a kontextusnak.
• Mindezek mellett harapásaik döntő hányadát nem jelezték előre (2. C ábra) Ez szintén nem felel meg a fajspecifikus támadásmintázatnak, hiszen a rituális harc lényege, hogy a támadást előre jelezve felkínálja a gyengébb félnek a menekülés lehetőségét.
• Végül ellentmondásos módon mindamellett hogy az agresszív viselkedés ilyen mértékben megnőtt, fokozott védekező viselkedést mutattak a szociálisan tartott kontroll csoporthoz képest (2. D ábra). Ez bizonyítja, hogy a szociális izoláció ellentmondásos-abnormális viselkedésmintázatot alakít ki az állatokban.

ADHD, avagy figyelemhiányos hipekativitás zavar

A viselkedés és figyelemzavarok számos okból alakulhatnak ki, előfordulásukat tekintve is sokszínű. Okok lehetnek a családon belüli nem megfelelő kapcsolat, érzelemhiányos nevelés és az erőszak, anyai alkoholfogyasztása, aktív vagy passzív dohányzása, szervezetének magas ólomszintje, a prefrontális kéreg sérülés születéskor, de okozhatja éppen a fajtársak/kortársak/család hiánya, illetve a teljes szociális izoláció is. Hátterében minden esetben az idegrendszer éretlensége áll, amiket alapjában véve öröklött tényezők határoznak meg, de ezt módosíthatják a környezeti hatások. Ilyenkor főleg a nucleus caudatus, nucleus pallidus (előző kettő összefoglaló nevén: bazalis ganglionok), prefrontális kéreg és a kérgestestben találhatóak a morfológiai és funkcionalis eltérések. Normális esetben a bal oldali agyféltekében a bazális ganglionok nagyobbak, ám ADHD-s gyermek esetén nincsen méretkülönbség. Általában egyéb betegségek másodlagos kísérőjeként jelentkezik, például az ADHD tanulásbeli figyelemzavara beilleszkedés-zavar mellé társul. Felismerhető tünetei: képtelen tartósan odafigyelni, végrehajtani valamilyen feladatot, általában az ehhez szükséges eszközöket is elhagyja, nem képes csendben maradni vagy egyhelyben maradni,figyelmét könnyű elterelni, többszöri felszólításra se követi az utasítást, mozgásában is előjöhet a különbség, például furcsán fut, úszik, folyamatosan hangot ad ki közben, nem képes leállítani ezeket a feladat végén sem. A viselkedés agresszióhoz vezethet, ami szorosan összefügg a kudarc kerülésével és a beilleszkedés hiányával.

Skizofrénia

A skizofréniát okozhatja és állapotát ronthatja az egyén elszigetelődése a külvilágtól, de az esetek másik részében minden előzmény nélkül alakul ki a súlyos zavartság. Ez az eshetőség is általában elmagányosodott, paranoiás embereket fenyegeti hirtelen stressz után. Legfontosabb jellemzői a gondolkodás folyamatának rendellenessége, az észlelés (részleges) kiesése vagy drámai zavara (hallucinációk), az érzelemkifejezés diszfunkciója. A viselkedés biológiai alapja viszont a génekben keresendő. Azokban a családokban, ahol van skizofrén beteg, sokkal nagyobb esély van arra, hogy a későbbiekben kialakul, mint azoknál, ahol nem fordult elő (Cardno, O’Donovan és Owen, 2000; Lichtermann, Karbe és Maiser, 2000). A fejlődő országokban a betegség sokkal enyhébb lefutású, mint a fejlett országokban. Ezt egyrészt azzal magyarázhatóak, hogy a skizofréniáért felelős gének változnak a különböző etnikumok esetén, másrészt a fejlődő országokban, ahol a családtagok és közeli ismerősök törődnek az egyénnel, ott nem kevés teherrel jár. A teher növekedése a betegség kimenetelét tekintve hátráltató tényező lehet. Ebből is láthatjuk, hogy a genetikai tényezők milyen mértékig vannak befolyásolva a környezet által. Miként érinti a betegség az agyat? MRI vizsgálatok bizonyították, hogy skizofrén egyéneknél a prefrontális kéreg mérete kisebb, funkcióját tekintve pedig kevésbé aktív, mint egészségeseknél (Buchsbaum, Haier, Potkin és Nuechterlei 1992; Andreasen, 2001;). Másik morfológiai különbség az agykamrák kitágultsága, ami együtt jár a környéki idegszövet károsodásával, sorvadásával és pusztulásával (Breuer, Schreiber, Dyer és Pickar, 1992). Neurokémiai okként említendő a különböző agyi területeken fellépő dopamintöbblet (Conklin és Iacono, 2002). Valószínűnek tartják, hogy ez okozhatja az agy hiperfunkcióját, azaz a hallucinációkat, téveszméket és zavart gondolkodást. Ellenkező esetben, alacsony dopaminszint pedig demotiváltság, figyelemhiány és érzelemkifejezés teljes zavarát okozza (Taber, Lewis, Hurley, 2001). További kutatások bizonyították, hogy a betegség kialakulásában döntők lehetnek a születés során fellépő komplikációk és agysérülések.

Az ingergazdag környezet előnyei

Az agy fejlődése, különböző területei közti kapcsolatok kialakulása egy bonyolult és komplex folyamat, ami már az anyaméhben elkezdődik, valamint a környezeti és farmakológiai faktorok is hatással vannak rá. Először egy véletlen során derült fény az ingergazdag környezet pozitív hatására a központi idegrendszer fejlődésére.

Donald O. Hebb kanadai neuropszichológus 1947-ben néhány laboratóriumi patkánykölyköt hazavitt a gyermekeinek házikedvencnek. A gyerekek sokat foglalkoztak, játszottak a patkányokkal, ingergazdag környezetet biztosítva nekik. Amikor az érdeklődésük csökkent az állatok iránt, Hebb visszavitte őket a laboratóriumba. Később vette észre, hogy ezeknek az egyedeknek a feladatmegoldó képessége jobb lett, mint születésüktől a laborban tartott társaiké.

Ezután kísérletsorozatok indultak az ingergazdag környezet hatásaira vonatkozóan és sikerült bebizonyítani sokrétű pozitív hatásait. Egyik legszembetűnőbb a memória és a tanulási képesség javulása.

• Water-maze teszt (Wainwright et al., 1993)
• Térbeli memória teszt/T-maze teszt (Bernstein, 1973)
• A tanulás akkor a leghatékonyabb, ha a nagyobb területet ingergazdagséggal párosítjuk, nem csak önmagában használjuk (Xie et al, 2013)

Részben ismertek azok a mechanizmusok, amik az ingergazdag környezet hatására megváltozott viselkedésformákat okozzák:

• Neurotrófikus faktorok expressziójának változása: IGF ((insulin-like growth factor), BDNF (brain-derived neurotrophic factor), NGF (nerve growth factor), GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor), FGF (fibroblast growth factor)
• Egyes neurotranszmitterek szintjét is befolyásolja: Nő az acetilkolin szintje (Por et al., 1982). Nő a szerotonin 1A receptor mennyisége (Rasmuson et al., 1998) és a szerotoninon keresztüli útvonalak aktiválása (Chaouloff, 1989). Nő az opioid rendszer aktivitása (Sforzo et al., 1986) és a noradrenaliné is (Soares et al., 1999). Egyéb hatásai: a kisagy, agykéreg és a hippocampus területén növeli a kapcsolatok számát, utóbbi területen a nátrium-glutamát rendszert serkeni, ezáltal a memóriát javítja (Takuma et al., 2014). Kempermann 1997-ben feljegyezte, hogy ingergazdag környezetben a hippocampus területén nagyobb számban élnek túl az újszülöttkori neuronok.

Összefoglalás

Irodalomjegyzék, felhasznált irodalom