Disentangling the effects of prenatal exposure to polysubstance on reward processing and impulsivity

Abstract

The prenatal substance exposure has persisting effects on neurocognitive dysfunction from fetuses to children and adolescents. Among various neurocognitive functions, many studies focused on reward processing and impulsivity as they are key functions related to many psychiatric disorders. However, there were some limitations: previous studies had a relatively small sample size and the effects of prenatal polysubstance exposure were rarely investigated, even though many individuals with substance use disorders are polysubstance users. Also, the moderation effects of demographic and postnatal environmental factors were not considered in many previous studies. Here, the current study aimed 1) to replicate or further investigate the effects of prenatal exposure to each of the two most commonly used drugs (nicotine and alcohol) in a large sample, 2) to examine the effects of prenatal polysubstance exposure on reward processing and impulsivity, and 3) to investigate the influence of demographic and postnatal factors on the outcomes of prenatal drug exposure. For the goal, we used the behavioral and neuroimaging measures of reward processing and impulsivity from the Adolescent Brain Cognitive Development study in the US (N=10,161). We found that prenatal nicotine exposure was associated with hyperactivation in the inhibitory region, inferior frontal gyrus (IFG) during response inhibition. Also, we found a significant interaction effect of nicotine and alcohol on hyperactivation in ACC and IFG during response inhibition, which might indicate additive or synergistic effects of nicotine and alcohol. Lastly, we found an alteration in reward processing in the ethnically minor group and alteration in inhibitory function in children given birth from old mothers. Overall, the results suggest that there is a need to pay close attention to the complex effects of prenatal polysubstance exposure and its interaction with demographic and postnatal factors.

태내 약물 노출은 태아에서 아동, 청소년에 이르기까지 인지신경적 기능에 지 속적인 영향을 끼친다. 기존 연구들은 많은 인지신경 기능들 중 다양한 정신 질환과 주요한 관련성을 보이는 보상 처리와 충동성에 주목해왔다. 그러나 기존 연구에는 다음과 같은 한계가 있었다. 먼저 상대적으로 적은 수의 표본을 사용했고, 일상에서 는 많은 약물 중독자들이 하나 이상의 약물을 사용하고 있는 데에도 불구하고 다중 약물 사용이 태내 노출에 미치는 영향에 대한 연구는 드물었다. 또한, 인구통계학 적 요인이나 생후 환경적 요인이 태내 약물 노출의 영향에 어떻게 관여하는지에 대한 연구가 부족했다. 따라서 본 연구에서는 1) 대규모 표본을 사용해 가장 흔히 사용되는 니코틴과 알코올에 대한 노출 효과를 반복 검증 및 확장하고자 하며, 2) 태내 다중 약물의 보상 처리와 충동성에 대한 상호작용 효과를 검증하고, 3) 인구 통계학적 요인이나 생후 환경적 요인이 태내 약물 노출의 영향에 어떻게 관여하 는지 살펴보고자 한다. 이러한 목표를 위해 미국의 Adolescent Brain Cognitive Development 연구에서 제공하는 보상 처리와 충동성에 대한 행동 및 뇌 영상 지 표를 사용하였다 (N = 10,161). 분석 결과, 태내 니코틴 노출은 반응 억제 동안 또 다른 억제 영역인 하전두회의 과잉 활성과 관련있었고 더불어 반응을 억제하 는 동안의 전대상회와 하전두회의 과잉 활성에 대해 니코틴과 알코올이 유의미한 상호작용 효과를 보였다. 이는 태내에서 니코틴과 알코올에 동시 노출되는 것이 가산 효과나 시너지 효과를 내고 있을 가능성을 시사한다. 마지막으로 소수 인종 집단과 나이 많은 어머니로 부터 태어난 자녀의 경우 보상 처리와 반응 억제 중에 서 유의미하게 다른 패턴이 나타났다. 종합해보면, 이러한 연구 결과는 태내 다중 약물 노출의 복잡한 효과와 환경적 요인과의 상호작용에 앞으로 더욱 주목해야할 필요성을 제기한다.