Neuroimaging, Cannabis und Leistung und Funktion des Gehirns

"Ich denke, Topf sollte legal sein. Ich rauche ihn nicht, aber ich mag den Geruch davon." -Andy Warhol

Cannabis enthält verschiedene Moleküle, die an Rezeptoren im Gehirn binden, die treffend als "Cannabinoidrezeptoren" bezeichnet werden. Bekannte Liganden (die an diese Rezeptoren binden) umfassen THC (Tetrahydrocannabinol) und CBD (Cannabidiol), die an Rezeptoren wie die CB1- und CB2-Rezeptoren mit verschiedenen nachgeschalteten Funktionen im Gehirn binden.

Der primäre Neurotransmitter, der an der angeborenen (endogenen) Cannabinoidaktivität beteiligt ist, ist "Anandamid", ein einzigartiger "Fettsäure-Neurotransmitter", dessen Name im Sanskrit und verwandten alten Sprachen "Freude", "Glückseligkeit" oder "Freude" bedeutet. Dieses Neurotransmittersystem wurde erst vor relativ kurzer Zeit genauer untersucht, und die grundlegende Biologie ist ziemlich gut ausgearbeitet (z. B. Kovacovic & Somanathan, 2014), um das Verständnis der therapeutischen, Freizeit- und Nebenwirkungen verschiedener Cannabinoide zu verbessern und den Weg zu ebnen für die Entwicklung neuartiger synthetischer Drogen.

Das zunehmende Interesse am therapeutischen und Freizeitgebrauch von Cannabis erfordert ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Cannabis auf das Gehirn und das Verhalten. Aufgrund der kontroversen und politisierten Natur von Marihuana im gesellschaftlichen Diskurs behindern starke Überzeugungen über Cannabis unsere Fähigkeit, ein begründetes Gespräch über die möglichen Vor- und Nachteile des Cannabiskonsums zu führen, und haben Forschungsinitiativen behindert. Dennoch haben viele Staaten den medizinischen und Freizeitgebrauch von Cannabispräparaten zugelassen, während die Bundesregierung zu einer restriktiveren Politik zurückkehrt.

Die Jury ist raus

Cannabis-Befürworter hingegen zeichnen möglicherweise ein zu rosiges Bild der Vorteile von Cannabis-Zubereitungen, indem sie relevante Informationen über die Gefahren von Cannabis in bestimmten Bevölkerungsgruppen, bei denen ein Risiko für bestimmte psychische Störungen besteht, die Risiken von Cannabiskonsumstörungen und das Risiko herunterspielen oder ablehnen negative Auswirkungen von Cannabis auf bestimmte kognitive Prozesse, begleitet von potenziell schädlichen und sogar gefährlichen Auswirkungen auf Entscheidungsfindung und Verhalten.

Während sich Cannabispräparate unter verschiedenen Bedingungen als nützlich für die Schmerzbehandlung und Funktionsverbesserung erwiesen haben und die Lebensqualität verbessern, kann Cannabis auch Fehler bei der Beurteilung und Verzögerungen bei der Informationsverarbeitung verursachen, was nicht nur zu individuellen Problemen führen kann, sondern auch kann Beziehungen und berufliche Aktivitäten beeinträchtigen und sogar zu möglichen Schäden für andere führen, indem sie zu Unfällen beitragen.

Cannabis wurde eindeutig mit der Auslösung und Verschlechterung einiger Krankheiten, insbesondere psychiatrischer Erkrankungen, in Verbindung gebracht. Darüber hinaus besteht ein wachsendes Interesse daran, das therapeutische und pathologische Potenzial verschiedener in Cannabispräparaten enthaltener Verbindungen, insbesondere THC und CBD, zu verstehen - obwohl die Bedeutung anderer Komponenten zunehmend anerkannt wird. Beispielsweise legt eine kürzlich im American Journal of Psychiatry veröffentlichte Studie den Schluss nahe, dass CBD, das zur Behandlung von schwer zu behandelnden Anfällen nützlich ist (z. B. Rosenberg et al., 2015), als Augmentationsmittel für einige Patienten mit Schizophrenie von erheblichem Nutzen sein kann (McGuire et al ., 2017).

Das Bild ist nicht entweder - oder jedoch. Ein tieferes Verständnis darüber, wie Cannabis verschiedene Gehirnregionen beeinflusst (unter verschiedenen Bedingungen, z. B. akuter oder chronischer Konsum, mit und ohne verschiedene psychische Erkrankungen und Substanzstörungen, mit individuellen Variationen usw.), ist erforderlich, um die Debatte auf Wissen zu gründen. und solide, verlässliche wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, um den Weg für zukünftige Forschung zu ebnen. Es fehlt an grundlegendem Verständnis, und während es eine wachsende Zahl von Forschungen gibt, die sich mit verschiedenen Aspekten von Cannabiseffekten befassen, wie dies bei einer sich frühzeitig entwickelnden Forschung immer der Fall ist, hat sich die Methodik in vielen kleinen Studien ohne klaren Rahmen geändert konsequente Untersuchungsansätze fördern.

Eine Frage von offensichtlicher Bedeutung ist: Welche Auswirkungen hat Cannabis auf wichtige Funktionsbereiche des Gehirns? Wie breiten sich Funktions- und Konnektivitätsänderungen innerhalb der wichtigsten anatomischen Regionen („Hubs“ in der Netzwerktheorie) auf die Hirnnetzwerke aus, in denen sie zentral sind? Wie spielt Cannabiskonsum, soweit wir seine Auswirkungen verstehen, bei bestimmten Aufgaben, die zur Untersuchung der Kognition verwendet werden, eine Rolle? Welche Auswirkungen hat Cannabis im Allgemeinen auf Hirnnetzwerke, einschließlich des Standardmodus, der Exekutivkontrolle und der Salience-Netzwerke (drei Schlüsselnetzwerke im dicht miteinander verbundenen „Rich Club“ der Gehirnnetzwerke)?

Diese und verwandte Fragen sind wichtiger, wenn wir besser verstehen, wie die Lücke zwischen Geist und Gehirn durch Fortschritte bei der Kartierung des menschlichen neuronalen Konnektoms geschlossen werden kann. Die Erwartung ist, dass eine Zunahme oder Abnahme der Aktivität in verschiedenen Gehirnbereichen bei Benutzern (im Vergleich zu Nichtbenutzern) mit weitreichenden Änderungen in funktionellen Gehirnnetzwerken korreliert, die sich in Mustern unterschiedlicher Leistung bei einer großen Gruppe häufig verwendeter psychologischer Forschungsinstrumente widerspiegeln die verschiedene Aspekte der mentalen Funktion und des menschlichen Verhaltens erfassen.

Die aktuelle Studie

Vor diesem Hintergrund machte sich eine multizentrische Gruppe von Forschern (Yanes et al., 2018) daran, die gesamte relevante Literatur zu Neurobildern zu sammeln und zu untersuchen, um die Auswirkungen von Cannabis auf das Gehirn sowie auf Verhalten und Psychologie zu untersuchen.

Es lohnt sich, den verwendeten metaanalytischen Ansatz kurz zu überprüfen und zu diskutieren, welche Arten von Studien eingeschlossen und ausgeschlossen wurden, um die recht signifikanten Ergebnisse zu kontextualisieren und zu interpretieren. Sie untersuchten die Literatur, einschließlich Studien mit fMRI (funktionelle Magnetresonanztomographie) und PET-Scans (Positronenemissionstomographie), gängigen Instrumenten zur Messung von Indikatoren für die Gehirnaktivität, und führten zwei vorläufige Bewertungen durch, um die Daten zu organisieren.

Erstens teilten sie die Studien in solche ein, in denen die Aktivität in verschiedenen Hirnregionen für Benutzer im Vergleich zu Nichtbenutzern entweder erhöht oder verringert wurde, und stimmten anatomische Bereiche mit den funktionellen Gehirnnetzwerken ab, zu denen sie gehören. In der zweiten Verfeinerungsebene verwendeten sie die „funktionale Dekodierung“, um verschiedene Gruppen psychologischer Funktionen zu identifizieren und zu kategorisieren, die in der vorhandenen Literatur gemessen wurden.

Zum Beispiel untersuchen Studien eine große, aber unterschiedliche Reihe von psychologischen Funktionen, um zu sehen, wie Cannabis, wenn überhaupt, die kognitive und emotionale Verarbeitung verändert. Relevante Funktionen waren Entscheidungsfindung, Fehlererkennung, Konfliktmanagement, Regulierung von Auswirkungen, Belohnungs- und Motivationsfunktionen, Impulskontrolle, Exekutivfunktionen und Gedächtnis, um eine unvollständige Liste bereitzustellen. Da in verschiedenen Studien unterschiedliche Bewertungen unter verschiedenen Bedingungen verwendet wurden, ist die Entwicklung eines gepoolten Analyseansatzes erforderlich, um eine umfassende Überprüfung und Analyse durchzuführen.

Sie durchsuchten mehrere Standarddatenbanken und wählten Studien mit Bildgebung aus, in denen Benutzer mit Nichtbenutzern verglichen wurden. Die Daten standen in Form von Standardmodellen zur Verfügung, die für die gepoolte Analyse geeignet waren. Dazu gehörten psychologische Tests der Wahrnehmung, Bewegung, Emotion, des Denkens und der Verarbeitung sozialer Informationen. in verschiedenen Kombinationen. Sie schlossen Menschen mit psychischen Erkrankungen und Studien aus, in denen die unmittelbaren Auswirkungen des Cannabiskonsums untersucht wurden. Sie analysierten diese kuratierten Daten.

Mit Blick auf die Konvergenz der Ergebnisse der Bildgebung in verschiedenen Studien unter Verwendung von ALE (Activation Likelihood Estimation, das die Daten in das Standardmodell für die Hirnkartierung umwandelt) identifizierten sie, welche Regionen mehr und weniger aktiv waren. Mithilfe von MACM (Meta-Analytic Connectivity Modeling, das die BrainMap-Datenbank zur Berechnung von Aktivierungsmustern für das gesamte Gehirn verwendet) identifizierten sie Cluster von Gehirnregionen, die zusammen aktiviert wurden.

Sie beendeten die funktionale Dekodierungsphase, indem sie Vorwärts- und Rückwärts-Inferenzmuster untersuchten, um die Gehirnaktivität wechselseitig mit der mentalen Leistung und die mentale Leistung mit der Gehirnaktivität zu verknüpfen, um zu verstehen, wie unterschiedliche psychologische Prozesse mit Funktionen in verschiedenen Gehirnregionen korrelieren.

Hier ist eine Zusammenfassung der gesamten metaanalytischen "Pipeline":

Ergebnisse

Yanes, Riedel, Ray, Kirkland, Vogel, Boeving, Reid, Gonazlez, Robinson, Laird und Sutherland (2018) analysierten insgesamt 35 Studien. Insgesamt gab es 88 aufgabenbasierte Bedingungen mit 202 Elementen im Zusammenhang mit einer verminderten Aktivierung bei 472 Cannabiskonsumenten und 466 Nichtkonsumenten und 161 Elementen in Bezug auf eine erhöhte Aktivierung bei 482 Konsumenten und 434 Nichtkonsumenten. Es gab drei Hauptbefundbereiche:

Es gab mehrere Bereiche konsistenter („konvergenter“) Änderungen, die bei Benutzern und Nichtbenutzern in Bezug auf Aktivierung und Deaktivierung festgestellt wurden. Abnahmen wurden bei bilateralen (beide Seiten des Gehirns) ACCs (anterior cingulate cortex) und der rechten DLPFC (dorsolateraler präfrontaler Cortex) beobachtet. Im Gegensatz dazu wurde im rechten Striatum (und bis zur rechten Insula) konsistent eine erhöhte Aktivierung beobachtet. Es ist wichtig anzumerken, dass diese Ergebnisse voneinander verschieden waren und dass diese fehlende Überlappung bedeutet, dass sie einzigartig unterschiedliche Auswirkungen von Cannabis auf verschiedene Systeme darstellen.

Die MACM-Analyse zeigte, dass es drei Cluster von gemeinsam aktivierten Gehirnregionen gab:

• Cluster 1 - ACC umfasste Aktivierungsmuster des gesamten Gehirns, einschließlich Verbindungen mit der Insel- und Schwanzrinde, der medialen Frontalrinde, dem Precuneus, dem fusiformen Gyrus, dem Culmen, dem Thalamus und der cingulären Kortikalis. Das ACC ist der Schlüssel für Entscheidungsfindungs- und Verarbeitungskonflikte und befasst sich mit der Erforschung und Festlegung einer bestimmten Vorgehensweise (z. B. Kolling et al., 2016), und diese verwandten Bereiche decken einen breiten Bereich von Funktionen ab, die mit dem ACC zusammenhängen. Die Insula ist an der Selbstwahrnehmung beteiligt, ein bemerkenswertes Beispiel ist eine viszerale Erfahrung von Ekel.
• Cluster 2 - DLPFC umfasste die Co-Aktivierung mit parietalen Regionen, orbitofrontalem Cortex, Occipitalcortex und fusiformem Gyrus. Da die DLPFC an wichtigen exekutiven Funktionen beteiligt ist, einschließlich der Regulierung von Emotionen, dem Erleben von Stimmung und der Richtung von Aufmerksamkeitsressourcen (z. B. Mondino et al., 2015) sowie Aspekten der Sprachverarbeitung, befassen sich die verwandten Bereiche mit Schlüsselfunktionen. einschließlich der Verarbeitung sozialer Informationen, der Impulskontrolle und verwandter Informationen.
• Cluster 3 - Striatum umfasste die Beteiligung des gesamten Gehirns, insbesondere die Inselrinde, die Frontalrinde, den oberen parietalen Läppchen, den fusiformen Gyrus und die Culmen. Das Striatum ist mit Belohnungen verbunden - dem so genannten „Dopamin-Treffer“, auf den so oft Bezug genommen wird -, der es uns bei richtiger Regulierung ermöglicht, einen optimalen Erfolg zu erzielen, aber in Zuständen von Unteraktivität zu Untätigkeit führt und im Übermaß zu Sucht- und Zwangsverhalten beiträgt . Die im Originalbericht überprüften Beweise deuten darauf hin, dass Cannabiskonsum die Belohnungskreise zur Prädisposition für Sucht und möglicherweise zur stumpfen Motivation für gewöhnliche Aktivitäten anregen kann.

Während sich diese Cluster in Bezug auf die Art und Weise, wie sie von Cannabis betroffen sind, funktional unterscheiden, überlappen sie sich anatomisch und räumlich und unterstreichen die entscheidende Bedeutung der Betrachtung der Gehirnaktivität aus vernetzter, vernetzter Sicht, um die Übersetzung reduktiver Gehirnbefunde in die Art und Weise zu erfassen Der Geist funktioniert und wie sich dies für die Menschen im täglichen Leben auswirkt.

Die funktionale Dekodierung der drei Cluster zeigte Muster, wie jeder Cluster mit einer Gruppe von psychologischen Tests korreliert: Zum Beispiel der Stroop-Test, eine Go / No-Go-Aufgabe, die schnelle Entscheidungen, Schmerzüberwachungsaufgaben und Belohnungsbewertungsaufgaben umfasst nenne ein paar. Ich werde sie nicht alle überprüfen, aber die Ergebnisse sind relevant und einige von ihnen fallen auf (siehe unten).

Diese Übersicht über die Cluster-Task-Beziehungen ist hilfreich. Besonders bemerkenswert ist das Vorhandensein der Go / No-Go-Aufgabenbedingung in allen drei Funktionsbereichen:

Weitere Überlegungen

Zusammengenommen sind die Ergebnisse dieser Metaanalyse tiefgreifend und erreichen das Ziel, sich auf die Ergebnisse der einschlägigen Literatur zu konzentrieren und diese zu destillieren, um die Auswirkungen des Cannabiskonsums auf die Gehirnaktivierung in Populationen ohne psychische Erkrankungen zu untersuchen und die erhöhte und verringerte Aktivität in lokalisierten Gebieten zu untersuchen Gehirnregionen, verteilte Cluster von unterschiedlicher Relevanz und die Auswirkungen auf wichtige psychologische Verarbeitungsaufgaben und -funktionen.

Cannabis senkt die Aktivität sowohl in ACC- als auch in DLPFC-Clustern. Bei Menschen mit normaler Gehirnfunktion kann dies zu Problemen bei der Exekutivfunktion und Entscheidungsfindung führen. Cannabis führt wahrscheinlich zu Ungenauigkeiten bei der Fehlerüberwachung, was zu Fehlwahrnehmungs- und Leistungsproblemen aufgrund von Fehlern führt und die Funktion in Situationen mit hohen Konflikten sowohl aufgrund von Beurteilungsfehlern als auch aufgrund geänderter Entscheidungen und nachfolgender Ausführung beeinträchtigen kann. Eine verminderte DLPFC-Aktivität kann zu emotionalen Regulationsproblemen sowie zu einer Abnahme des Gedächtnisses und einer verminderten Aufmerksamkeitskontrolle führen.

Für Menschen mit psychiatrischen und medizinischen Erkrankungen könnten die gleichen Gehirneffekte therapeutisch sein, z. B. Verringerung der Schmerzbelastung durch Verringerung der ACC-Aktivität, Linderung traumatischer Erinnerungen und Unterdrückung posttraumatischer Alpträume, Behandlung von Angstzuständen mit wenigen Nebenwirkungen oder Verringerung psychotischer Symptome (McGuire, 2017) durch Hemmung der Aktivität in betroffenen Hirnregionen.

Cannabinoide können aber auch in gefährdeten Bevölkerungsgruppen eine Pathologie auslösen, Depressionen oder Psychosen auslösen und andere Erkrankungen hervorrufen. Cannabiskonsum verursacht auch Probleme für das sich entwickelnde Gehirn, was zu unerwünschten Langzeiteffekten führt (z. B. Jacobus und Tappert, 2014), wie z. B. einer verringerten neurokognitiven Leistung und strukturellen Veränderungen im Gehirn.

Im Gegensatz dazu wurde gezeigt, dass Cannabis die Aktivität im Striatum und verwandten Bereichen im Allgemeinen erhöht. Bei Menschen mit normaler Grundaktivität könnte dies zur Auslösung von Belohnungskreisläufen führen und, wie in zahlreichen Studien beobachtet wurde, das Risiko von Sucht- und Zwangsverhalten erhöhen, was für einige Formen der Pathologie prädisponiert. Diese Verstärkung der Belohnungsaktivität (kombiniert mit Auswirkungen auf die ersten beiden Cluster) kann zum "Hoch" der Marihuana-Vergiftung beitragen, den Genuss und die kreative Aktivität steigern und alles vorübergehend intensiver und ansprechender machen.

Die Autoren stellen fest, dass alle drei Cluster die Go / No-Go-Aufgabe betrafen, eine Testsituation, die die Hemmung oder Durchführung einer motorischen Aktion erfordert. Sie bemerken:

"Hier kann die Tatsache, dass bestimmte regionenspezifische Störungen mit derselben Aufgabenklassifizierung verbunden waren, auf einen Cannabis-bezogenen Verbindungseffekt hinweisen, der sich in allen Studien manifestiert. Mit anderen Worten, eine verminderte Fähigkeit, problematisches Verhalten zu hemmen, kann mit einer gleichzeitigen Verringerung von verbunden sein präfrontale Aktivität (ACC und DL-PFC) und Erhöhung der striatalen Aktivität. "

Berichten zufolge lindert Cannabis bei einigen Patienten Depressionssymptome, die unter anderem durch Kernerfahrungen wie Genussverlust, übermäßige negative emotionale Zustände und mangelnde Motivation gekennzeichnet sind. Bei schwereren Konsumenten besteht jedoch ein erhöhtes Risiko für eine Verschlechterung der Depression (Manrique-Garcia et al ., 2012).

Zusätzlich zu der potenziellen Vorbereitung auf die Abhängigkeit von anderen Chemikalien und der Verbesserung der Erfahrungen für diejenigen, die gerne mit Marihuana berauscht sind (andere finden, dass es Dysphorie, Angstzustände, unangenehme Verwirrung oder sogar Paranoia hervorruft), können Benutzer feststellen, dass es keinen Cannabiskonsum gibt Sie sind weniger an regelmäßigen Aktivitäten interessiert, wenn sie nicht hoch sind, was zu einer verminderten Freude und Motivation führt.

Diese Effekte unterscheiden sich in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, die mit dem Cannabiskonsum zusammenhängen, wie z. B. dem Zeitpunkt und der Chronizität des Konsums sowie der Art des Cannabis und der relativen Chemie, da die Unterschiede zwischen verschiedenen Arten und Stämmen variieren. Während diese Studie nicht in der Lage war, zwischen den Auswirkungen von THC und CBD zu unterscheiden, da keine Daten zu Konzentrationen oder Verhältnissen dieser beiden Schlüsselkomponenten in Cannabis verfügbar waren, ist es wahrscheinlich, dass sie unterschiedliche Auswirkungen auf die Gehirnfunktion haben, für deren Sortierung weitere Untersuchungen erforderlich sind therapeutisches Potenzial aus erholsamen und pathologischen Wirkungen.

Diese Studie ist eine grundlegende Studie, die die Grundlage für die laufende Forschung zu den Auswirkungen verschiedener Cannabinoide auf das Gehirn bei Gesundheit und Krankheit bildet und wichtige Daten liefert, um die therapeutischen und schädlichen Wirkungen verschiedener Cannabinoide zu verstehen. Die elegante und sorgfältige Methodik in dieser Studie beleuchtet die Auswirkungen von Cannabis auf das Gehirn und liefert wichtige Daten zu den allgemeinen Auswirkungen auf die Hirnnetzwerke sowie auf die kognitiven und emotionalen Funktionen.

Zu den interessanten Fragen gehören die zusätzliche Kartierung von Hirnnetzwerken und die Korrelation dieser Ergebnisse mit vorhandenen Modellen des Geistes, die Untersuchung der Wirkung verschiedener Cannabisarten und Konsummuster sowie die Untersuchung der Wirkung von Cannabinoiden (natürlich vorkommend, endogen und synthetisch) ) für therapeutische Zwecke unter verschiedenen klinischen Bedingungen, zur Verwendung in der Freizeit und möglicherweise zur Leistungssteigerung.

Durch die Bereitstellung eines kohärenten Rahmens für das Verständnis der vorhandenen Literatur einschließlich der positiven und negativen Auswirkungen von Cannabis auf das Gehirn konzentriert sich dieses Papier schließlich stärker auf den Mainstream wissenschaftlicher Studien und bietet eine neutrale, entstigmatisierte Plattform, um die Debatte zu ermöglichen auf Cannabis in konstruktivere Richtungen zu entwickeln, als es historisch hat.

Kolling TE, Behrens TEJ, Wittmann MK und Rushworth MFS. (2016). Mehrere Signale im anterioren cingulären Kortex. Current Opinion in Neurobiology, Band 37, April 2016, Seiten 36-43.

McGuire P., Robson P., Cubala W. J., Vasile D., Morrison PD, Barron R., Tylor A. & Wright S. (2015). Cannabidiol (CBD) als Zusatztherapie bei Schizophrenie: Eine multizentrische randomisierte kontrollierte Studie. Neurotherapeutika. 2015 Okt; 12 (4): 747–768. Online veröffentlicht am 18. August 2015.

Rosenberg EC, Tsien RW, Whalley BJ und Devinsky O. (2015). Cannabinoide und Epilepsie. Curr Pharm Des. 2014; 20 (13): 2186–2193.

Jacobus J & Tapert SF. (2017). Auswirkungen von Cannabis auf das jugendliche Gehirn. Cannabis Cannabinoid Res. 2017; 2 (1): 259–264. Online veröffentlicht am 1. Oktober 2017.

Kovacic P & Somanathan R. (2014). Cannabinoide (CBD, CBDHQ und THC): Stoffwechsel, physiologische Wirkungen, Elektronentransfer, reaktive Sauerstoffspezies und medizinische Verwendung. The Natural Products Journal, Band 4, Nummer 1, März 2014, S. 47-53 (7).

Manrique-Garcia E., Zammit S., Dalman C., Hemmingsson T. & Allebeck P. (2012). Cannabiskonsum und Depression: eine Längsschnittstudie einer nationalen Kohorte schwedischer Wehrpflichtiger. BMC Psychiatry201212: 112.