Verminderde funksionele breinverbindings in adolessente met internetverslawing (2013)

Inleiding

Internetverslawing word al hoe meer in die openbare en wetenskaplike gemeenskap wêreldwyd erken [1], hoewel dit 'n relatief nuwe toestand is en sy psigopatologiese eienskappe en neurobiologiese meganismes steeds swak verstaan ​​word. Onlangse neuroimaging studies het aansienlike veranderinge in breinfunksie en struktuur wat verband hou met internetverslawing gerapporteer. Die meerderheid van hierdie studies het funksionele magnetiese resonansiebeeldvorming (fMRI) gebruik wat tydens take uitgevoer is, en het implisiete frontale en striatale streke en, in 'n mindere mate, die parietale en insula korteks [2]-[5]. Daarbenewens het die gebruik van positron-emissie tomografie (PET), Kim et al. (2011) het afgeneem dopamien D2 reseptor beskikbaarheid in bilaterale caudate en right putamen [6], en Hou et al. (2012) met behulp van enkelfoton-emissieberekende tomografie (SPECT), het afgeneem streeksdopamien-dopamien vervoerder uitdrukking vlak by volwassenes met internetverslawing [7]. Hierdie bevindinge stem ooreen met die huidige teoretiese modelle van verslawingstoornisse, wat nie net stofverslawing insluit nie, maar ook gedragsverslawing (bv. Patologiese dobbelary), wat patologie van fronto-striatale kringe beklemtoon. [8], sowel as die insula [9], [10]. Strukturele MRI studies deur Zhou et al. (2011) en Yuan et al. (2011) het saam grysstofafwykings in breingebiede voorgestel, insluitende die prefrontale korteks [11], [12], en 'n diffusie-tensor beelding studie deur Lin et al. (2012) het wydverspreide witmisafwykings in adolessente met internetverslawing gerapporteer [13]. Laastens, Liu et al. (2010) het gewysigde plaaslike homogeniteit in internetverslawing gevind [14], wat volgens ons die enigste russtaat-fMRI-bevinding in die literatuur aangaande hierdie siekte is [15]. Die outeurs ondersoek die temporale homogeniteit in die bloed-suurstofvlakafhanklike (BOLD) sein van elke voxel met dié van sy naaste 26 buurvoëls op 'n voxel wyse wyse.

Russtaat fMRI is 'n relatief nuwe beeldtegniek vir die ondersoek van interregionale korrelasies van spontane breinaktiwiteit, aangeteken as iemand rustig in die skandeerder lê sonder om betrokke te wees by 'n spesifieke taak [16]. Die benadering bied 'n robuuste metode vir die kartering van goed gedefinieerde funksionele stelsels [17], [18]. Resterende maatreëls is betroubaar [19], [20], onder genetiese beheer [21]-[23], en het gedink om 'n intrinsieke eienskap van breinfunksionele organisasie te indekseer [24], onderhewig aan sekere voorbehoude [25]. In kombinasie met grafiese teoretiese tegnieke bied russtaat fMRI 'n kragtige manier om die grootskaalse organisasie van breinfunksionele dinamika te ondersoek en sy ontwrigting in psigopatologiese toestande [26].

In hierdie studie gebruik ons ​​rus-state fMRI data om verskille in funksionele konnektiwiteit tussen 'n omvattende stel 90-afsonderlike kortikale en subkortiese breinstreke in gesonde individue en adolessente met internetverslawing te karteer. Dit fokus op individue wat te veel aanlyn-speletjies onder die voorgestelde subtipes gebruik van hierdie siekte [27]. Ons het ook 'n analise van netwerk topologiese versteurings uitgevoer [28] om te bepaal of enige tussen-groep verskille in konnektiwiteit sterkte verder geassosieer word met 'n globale rekonfigurasie van funksionele interaksies [26], soos in baie ander psigiatriese versteurings gerapporteer is [29], [30].

Gebaseer op vorige strukturele en funksionele neuroimaging bevindings in internetverslawing [3], [4], [6], [7], [15], saam met die gevestigde teoretiese modelle van substansverslawingstoornisse [8], [9], het ons vermoed dat adolessente met internetverslawing gewysigde interregionale konnektiwiteit tussen frontale en striatale streke toon, met die moontlike verdere betrokkenheid van pariëtale korteks en insula.

Materiaal en metodes

Etiekverklaring

Hierdie studie is goedgekeur deur die institusionele hersieningsraad vir menslike vakke aan die Seoel Nasionale Universiteit. Al die adolessente en hul ouers het skriftelike ingeligte toestemming voor studie-inskrywing verskaf. Die studie is uitgevoer in ooreenstemming met die Verklaring van Helsinki.

Deelnemers

Twaalf regshandige manlike adolessente met internetverslawing en 11 regshandig en geslagsgerig [31] Gesonde beheermaatreëls het aan hierdie studie deelgeneem. Die diagnose van internetverslawing is vasgestel met behulp van die Young Internet Addiction Scale (YIAS), wat bestaan ​​uit 20-items, elk gebaseer op 'n X.x.x-punt Likert-skaal wat die mate van probleme wat deur internetgebruik veroorsaak word, evalueer. [32], en die Kiddie-skedule vir affektiewe afwykings en skisofrenie-huidige en leeftyd weergawe (K-SADS-PL), 'n semi-gestruktureerde diagnostiese onderhoudsinstrument met gevestigde geldigheid en betroubaarheid, wat ons in staat gestel het om ander psigiatriese siektes uit te sluit. [33], [34]. Deelnemers met internetverslawing was beperk tot diegene wat aanmeld dat hulle tipiese komponente van verslawing ervaar het (dit wil sê, verdraagsaamheid, onttrekking, bekommernis met die speel van aanlyn speletjies, herhaalde onsuksesvolle pogings om aanlynspeletjies te verminder of te stuit, verwaarlosing van belangrike verhoudings of aktiwiteite as gevolg van aanlyn speletjies) [35], [36]. Alle deelnemers met internetverslawing het oormatige aanlyngeld onder die voorgestelde subtipes van hierdie wanorde gerapporteer. Dieselfde instrumente is toegepas toe gesonde adolessente gewerf word. Demografiese inligting en intelligensie kwosiënt (IK) van al die deelnemers is ook geassesseer (sien Tabel 1).

Download: 

 

• PPT

  PowerPoint-skyfie

• PNG

  groter prentjie (21KB)

• TIFF

  oorspronklike beeld (58KB)

Tabel 1. Demografiese en kliniese eienskappe van die deelnemers.

doi: 10.1371 / journal.pone.0057831.t001

Data Verkryging en Beeldverwerking

Resterende fMRI beelde is verkry op 'n 3T Siemens skandeerder (Siemens Magnetom Trio Tim Syngo MR B17, Duitsland) met die volgende parameters: herhalingstyd (TR) 2700 ms; echo time (TE) 30 ms; verkrygingsmatriks 64 × 64; gesigsveld (FOV) 192 × 192 mm²; fliphoek 90 °; voxel grootte 3.0 mm × 3.0 mm × 3.0 mm; snye 40. Die totale tyd van die verkryging was 6 min 45 sek. 'N Kopspoel is gebruik en kopbeweging is geminimaliseer deur die leë spasie om die kop met sponsmateriaal te vul en die onderkaak met 'n band vas te maak.

Die voorverwerking van fMRI beelde is uitgevoer met behulp van die Data Processing Assistant vir Rest-State fMRI (DPARSF) [37], wat gebaseer is op Statistiese Parametriese Mapping (SPM8) en Rest-State fMRI Data Analysis Toolkit (REST). Die eerste 5 beelde in elke vak is weggegooi, en die oorblywende 145 beelde is gekorrigeer vir sny tydsberekening en reggestel na die eerste volume om te korrigeer vir bewegende artefakte. Alle deelnemers het minder as 0.5 mm van verplasing en 0.5 ° van rotasie getoon in hul 6-hoofbewegingsparameters. Daarbenewens was die twee groepe nie beduidend anders nie (p<0.05) in die vier kopbewegingsparameters wat onlangs deur Van Dijk et al. [38]: dws gemiddelde kopverplasing (internetverslawing: 0.04 ± 0.01 mm, beheer: 0.04 ± 0.01 mm), maksimum kopverplaatsing (internetverslawing: 0.18 ± 0.14 mm, beheer: 0.17 ± 0.07 mm), aantal mikro (> 0.1 mm ) bewegings (nie meer as 2 vir alle deelnemers nie, behalwe vir twee individue in 'n internetverslawinggroep met 5 en 6 mikrobewegings), en koprotasie (internetverslawing: 0.04 ± 0.01 °, beheer: 0.04 ± 0.00 °). Voor ruimtelike normalisering is 'n ouderdoms- en geslagsooreenstemmende breinsjabloon geskep op grond van data uit die NIH MRI-studie van normale breinontwikkeling, met behulp van Template-O-Matic [39]. Ons fMRI beelde is genormaliseer deur hierdie pasgemaakte sjabloon te gebruik en gladde met 'n half-maksimum-Gaussiese kern van 6 mm. Die data is dan afgekeur en laefrekwensie skommelinge (0.01-0.08 Hz) is gefiltreer om seine van grys materie op te spoor en die effek van geraas te verminder. Ses kop bewegingsparameters, wit materie seine en serebrospinale vloeistof seine is teruggetrek van die gefiltreerde BOLD sein. Laastens is die res van hierdie regressie onttrek uit 90 breinstreke (nodusse) gebaseer op die Atlas-atlas (AAL) atlas [40], en paargewys assosiasies is bereken, wat 'n 90 tot 90 verbindingsmatriks per vak oplewer. Pearson se korrelasiekoëffisiënt (zero lag) is gebruik om elke paargewyse assosiasie te kwantifiseer. Let daarop dat die globale sein nie as 'n oorlaskovariasie ingesluit is nie, om te verseker dat die verhouding negatiewe korrelasies minimaal is.

Data-analise

Die netwerkgebaseerde statistiek (NBS) [41], [42] is gebruik om streeksbreinnetwerke te identifiseer wat 'n beduidende tussengroepverskil in interregionale funksionele konnektiwiteit toon. Spesifiek, is 'n t-toets uitgevoer om te toets vir 'n tussen-groep verskil in die korrelasiekoëffisiënt by elk van die 90 × (90-1) / 2 = 4005 unieke streeksparings. Gekoppelde netwerke, formeel bekend as grafiek komponente, is dan geïdentifiseer onder die verbindings met 'n t-statistiek wat 'n drumpel van t = 3.0 oorskry. 'N Familiewyse fout (FWE) -korrekteerde p-waarde is bereken vir die grootte van elke gevolglike komponent deur permutatietoetsing (20000-permutasies) te gebruik. Elke permutasie het die groepletters willekeurig geskuif en die grootte van die grootste onderling gekoppelde netwerk, waardeur daar 'n empiriese nulverdeling van maksimum komponentgroottes behaal word [43]. 'N FWE-gekorrigeerde p-waarde is geskat vir elke onderling gekoppelde netwerk as die persentasie permutasies wat 'n groter onderling gekoppelde netwerk opgelewer het, of een van dieselfde grootte. Die twee alternatiewe hipoteses (verslawing> kontroles en verslawing <kontroles) is onafhanklik geëvalueer. Al hierdie stappe is uitgevoer met behulp van die NBS-sagtewarepakket, wat vrylik versprei word as deel van die Brain Connectivity Toolbox (http://www.brain-connectivity-toolbox.net/) of NITRC (http://www.nitrc.org/projects/nbs/). Om die reproduceerbaarheid van enige beduidende bevindings aan alternatiewe atlasse te evalueer [44], is die bogenoemde analise afsonderlik herhaal met die AAL-atlas gesubstitueer met twee alternatiewe atlasse om die korteks in die nie-oorvleuelende streke te parcelleer; naamlik die strukturele atlas van Montreal Neurological Institute (MNI) (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html) en 'n ewekansige parellasie bestaande uit 120 streke [45]. Die MNI-atlas is 'n growwe parcellasie wat agt anatomiese streke per serebrale hemisfeer verteenwoordig, waardeur die karakterisering van inter-lobar-konnektiwiteit vergemaklik word.

Vervolgens het ons getoets vir tussen-groep verskille in sleutelgrafiek-gebaseerde netwerkmaatreëls [28]; naamlik die gemiddelde clusteringskoëffisiënt, karakteristieke padlengte en kleinswereldverhouding. Interpretasie van hierdie maatreëls in terme van breinkompleksiteit en organisasie kan gevind word in baie onlangse literatuur [26], [30], [46]-[49]. Die konnektiwiteitsmatrikse is eers binaries met betrekking tot 'n stel vaste konneksie-digthede, wat wissel van 10% tot 30% [28]. Netwerkmaatreëls is by elke digtheid bereken met behulp van die toepaslike funksie wat in die Brain Connectivity Toolbox verskaf word. Die clusteringskoëffisiënt en kenmerkende padlengte is genormaliseer met betrekking tot 'n ensemble van 20-ewekansige netwerke wat gegenereer is met behulp van die Maslov-Sneppen rewiring algoritme [50]. Tussen-groep verskille is dan by elke digtheid geassesseer deur 'n tweesydige t-toets te gebruik.

Laastens is die clusteringskoëffisiënt en padlengte plaaslik bereken vir elk van die 90-streke. 'N Tweesydige t-toets is ook gebruik om te toets vir tussen-groep verskille in hierdie streekspesifieke maatreëls. Die vals ontdekkingskoers (FDR) [51] is gebruik om te korrigeer vir veelvuldige vergelykings oor die familie van netwerkdigtheid en streke.

Results

Deelnemer Kenmerke

Alle deelnemers was regshandige mans. Geen beduidende verskil is gevind in ouderdom en IK tussen die twee groepe nie, en YIAS-telling was aansienlik hoër in internetverslawinggroepe (Tabel 1).

Groep Verskille in Funksionele Konnektiwiteit

Die NBS het 'n enkele netwerk geïdentifiseer wat aansienlik toon (p<0.05, FWE-gekorrigeer) verminder konnektiwiteit by adolessente met internetverslawing in vergelyking met kontroles. Hierdie geaffekteerde netwerk bestaan ​​uit 59 skakels, waarby 38 verskillende breinstreke betrokke is (Figuur 1). Die netwerk is wyd herhaal wanneer die AAL-atlas vervang is met twee alternatiewe atlasse om die korteks in die nie-oorvleuelende streke te parcelleer (sien Figuur S1). Ten spyte van aansienlike variasie in die totale aantal streke wat hierdie atlasse bevat (AAL: 90, MNI: 16, willekeurig: 120), was merkwaardige konsekwentheid duidelik in die algehele netwerkstruktuur. Netwerkgrootte sal na verwagting toegeneem word met 'n atlasresolusie (dws die totale aantal streke), wat aanleiding gee tot 'n meer komplekse konfigurasie. Die kortikale en subkortikale streke (en ooreenstemmende lobbe) is egter in breë trekke oor die drie atlasse gerepliseer. Syfers is gevisualiseer met die BrainNet Viewer (http://www.nitrc.org/projects/bnv/).

Download: 

• PPT

  PowerPoint-skyfie

• PNG

  groter prentjie (3.47MB)

• TIFF

  oorspronklike beeld (3.16MB)

Figuur 1. Netwerk van verlaagde brein funksionele konnektiwiteit in adolessente met internetverslawing.

Rooi kolletjies verteenwoordig stereotaktiese sentroïede van breinstreke (nodusse) gedefinieer deur die ATLAS-atlas, en blou lyne verteenwoordig suprathreshold-skakels (t = 3.0) wat die geaffekteerde netwerk bevat wat geïdentifiseer is met die netwerkgebaseerde statistiek (NBS) (p<0.05, komponentgewys reggestel). Die aksiale aansig illustreer die betrokkenheid van interhemisferiese verbindings (dws verbindings wat tussen die regter- en linkerhemisfeer kruis). Die sagittale siening illustreer die betrokkenheid van frontale, temporale en pariëtale lobbe in die geaffekteerde netwerk.

doi: 10.1371 / journal.pone.0057831.g001

Na Fornito et al. [52], AAL streke is gekategoriseer in ooreenstemmende groot lobbe (bv. Frontale, temporale, parietale) en die verhouding van verbindings wat hierdie grootskaalse afdelings verbind het, is gekwantifiseer vir elke paar lobbe. Daar is bevind dat fronto-temporo-parietale verbindings geraak word, maar die oksipitale lob was nie by die betrokke netwerk ingesluit nie. Die meerderheid verbindings wat in die internetverslawinggroep verminder is, het betrekking op skakels tussen subkortiese streke en frontale (~ 24%) en parietale (~ 27%) kortikaleFiguur 2). Om beter te verstaan ​​watter subkortikale gebiede kan bydra tot hierdie bevinding, het ons die verbindings tussen elke kortikale lob en elke subkortiese streek afsonderlik in die NBS-netwerk ondersoek (Figuur S2). Hierdie analise het aan die lig gebring dat die subkortiese streke hippokampus, globus pallidus en putamen ingesluit het. Die amygdala en caudate-kern is nie by die betrokke netwerk ingesluit nie. Bilaterale putamen was die mees omvattende subkortiese streek wat verlaagde verbindings met al drie die belangrikste serebrale lobbe betrokke was. Hierdie patroon is herhaal deur die MNI-atlas te gebruik, waarvan die resulterende netwerk slegs putamen en insula ingesluit het, benewens frontale, parietale en temporale lobbe; Caudate-kern en oksipitale lob was nie by die betrokke netwerk ingesluit nie.

Download:  

 

• PPT

  PowerPoint-skyfie

• PNG

  groter prentjie (153KB)

• TIFF

  oorspronklike beeld (508KB)

Figuur 2. Deel van verbindings wat geraak word in internetverslawing wat duidelike pare breë serebrale afdelings verbind.

Die aantal skakels waarby elke paar afdelings betrokke is, word genormaliseer deur die totale aantal paar-wyse verbindings. Let daarop dat die hippokampus, globus pallidus en putamen aan die subkortiese kategorie toegeken is en die anterior cingulate gyrus aan die voorste kategorie toegewys is. Die amygdala- en caudatekern was nie in die ontwrigte netwerk ingesluit nie en daarom was dit nie nodig om hierdie streke aan 'n lob te gee nie. Die putamen, bilateraal, was die mees omvattende subkortiese streek, wat verminderde konneksies met al drie belangrike serebrale lobbe gehad het.

doi: 10.1371 / journal.pone.0057831.g002

Ons het geen netwerk geïdentifiseer met verhoogde konneksiwiteit in die internetverslawinggroep nie. Geen beduidende korrelasie is gevind tussen funksionele konnektiwiteit in die geïdentifiseerde netwerk en YIAS-telling, hetsy in die internetverslawinggroep of in kontroles nie.

Groep Verskille in Netwerk Topologie

Geen tussengroepverskil is opgemerk in die gemiddelde clusteringskoëffisiënt nie, die kenmerkende padlengte of die kleinwereldverhouding by enige van die ondersoekde netwerkdigtheid (p<0.05, FDR-reggestel) (Figuur 3). Daarbenewens het geen tussen-groep verskil in die ooreenstemmende plaaslike (streekspesifieke) maatreëls FDR-korreksie oorleef vir veelvuldige vergelykings. Toepassing van 'n minder streng vals positiewe regstelling p<(1/90) = 0.011 [53] ten einde tendensvlak-effekte te verken, het tussen-groepverskille in die plaaslike clusteringskoëffisiënt en die plaaslike padlengte hoofsaaklik in die oksipitale lobbe ontstaan ​​(Tabelle S1 en S2).

Download: 

 

• PPT

  PowerPoint-skyfie

• PNG

  groter prentjie (1.57MB)

• TIFF

  oorspronklike beeld (1.87MB)

Figuur 3. Klein wêreld parameters van brein funksionele konneksie in adolessente met internet verslawing.

doi: 10.1371 / journal.pone.0057831.g003

Bespreking

Bewyse van verminderde brein funksionele konnektiwiteit is gevind in adolessente met internetverslawing. In ooreenstemming met huidige modelle wat die rol van cortico-subkortiese patologie in verslawing beklemtoon [54], 24% van die verbindings in die veranderde netwerk wat verskillende verslaafde individue en gesonde beheermaatreëls onderskei, het verband tussen voor- en subkortiese streke. 'N Bykomende 27% gekoppelde subkortiese en pariëtale areas, met meer beperkte bewyse vir betrokkenheid van die insula, weer eens met onlangse bewyse van 'n betrokkenheid van hierdie streke in verslawing. Let daarop dat ons analise 'n streng toets van cortico-subkortiese modelle van verslawing bied, aangesien dit maatreëls bevat van twee-wyse funksionele konnektiwiteit tussen 90 verskillende streke versprei oor die brein. Die feit dat cortico-subcortical stelsels na vore gekom het as 'n prominente patologie deur hierdie volledig data-gedrewe analise te gebruik, bied sterk ondersteuning vir die betrokkenheid van hierdie stelsels in internetverslawing. Daarbenewens dui ons bevindinge daarop dat internetverslawing neurobiologiese eienskappe in gemeen het met ander verslawende siektes, en dat veral die subkortiese gebiede kernvelde van die breinnetwerkpatologie kan verteenwoordig. 'N Belangrike noot is die siening van die Nasionale Instituut vir Dwelmmisbruik dat gedragsverslawing relatief suiwer modelle van verslawing kan wees, met inagneming dat hierdie toestande nie besmet is deur die effekte van stowwe nie [55]. AANGESIEN dat die studie van baie ander verslawingstoornisse altyd deur sekondêre toksisiteitseffekte van dwelmmisbruik in die gesig gestaar word, word internetverslawing gedrag gediagnoseer en bied dus 'n meer geteikende model vir die bestudering van verslawing wat vry is van langtermyn-dwelm-effekte.

In hierdie studie is die NBS gebruik met netwerkgrootte gemeet op grond van die omvang daarvan; dit is die totale aantal verbindings wat uit die netwerk bestaan. Hierdie maatreël is nie geskik vir die opsporing van fokaleffekte wat enkel, geïsoleerde verbindings insluit wat nie gesamentlik 'n netwerk vorm nie. Om te toets vir hierdie soorte fokus tussen groepverskille, is die NBS-analise herhaaldelik toets vir verskille in komponentmassa eerder as grootte. Die massastatistiek bied 'n groter sensitiwiteit vir fokale, intense effekte as om te toets vir verskille in komponentgrootte. Daarbenewens het ons ook rand-wyse vergelykings met behulp van die FDR gedrempel, wat baie sensitief sal wees vir hoë intensiteit, fokale effekte. Geen beduidende verskille tussen groepe was duidelik met óf die FDR of massastatistiek nie, wat daarop dui dat afwykende konnektiwiteit in internetverslawing 'n verspreide netwerk behels wat verskeie kortikale en subkortiese streke insluit.

Aangesien brein netwerk eienskappe bekend is om sensitief te wees vir die keuse van parlikasie sjabloon, het ons verskeie alternatiewe parellasiestelsels ondersoek om die reproduceerbaarheid van enige bevindings te evalueer vir veranderinge in nodale definisies [45], [56], [57]. Dit het ons in staat gestel om die moontlikheid uit te sluit dat sekere bevindings bloot weens 'n statisties gunstige posisionering van nodusse is, maar nie reproduceerbaar is met ander bekende parcellasies nie.

In kontras met die verminderde sterkte van funksionele konnektiwiteit, het topologiese parameters geen beduidende groepsverskille geopenbaar nie. Selfs toe ons verdere ondersoekende ontledings gedoen het op grond van minder streng beheer teen tipe I-fout, het die resultate aangedui dat die topologiese verskil hoofsaaklik die oksipitale lob insluit, wat nie in die NBS-analise geraak is nie. Dus, terwyl internetverslawing geassosieer was met 'n wydverspreide en beduidende afname van funksionele konnektiwiteit in kortikortikortikale stroombane, was hierdie afname nie geassosieer met 'n globale ontwrigting in brein funksionele netwerk topologie nie. Hierdie studie toon dat wydverspreide verskille in funksionele konnektiwiteit kan bestaan ​​in die afwesigheid van veranderinge in basiese topologiese maatreëls. Dit mag opmerklik wees dat verskille in konnektiwiteitsterkte so wydverspreid was in die afwesigheid van enige beduidende topologiese verskille. Dit is egter belangrik om daarop te let dat topologie en konnektiwiteits sterkte kenmerkende eienskappe van die verbindome en abnormaliteite in een hoef nie abnormaliteite in die ander te impliseer nie. Soortgelyke bevindinge is waargeneem in ander afwykings [52], [58]. Ons neem egter kennis dat die groep verskille in sommige topologiese eienskappe getoon het ten opsigte van statistiese betekenis. Ontleding van 'n groter monster kan die nodige krag gee om hierdie effekte betekenisvol te verklaar. Ons resultate dui daarop dat topologiese veranderinge subtieler kan wees as dié waargeneem word vir funksionele verbindingsmaatreëls.

Onder die 59-verbindings wat in die veranderde netwerk ingesluit is, was 25 interhemisferiese verbindings en 34 was intrahemisferiese, wat daarop dui dat langafstand- en kortafstandverbindings dwarsdeur die brein betrek word. Aangesien internetverslawing 'n nuut erkende geestesgesondheidstoestand is, met die konsep en diagnostiese kriteria wat nog steeds onwrikbaar en onbepaald is, mag dit dalk verbasend wees om so 'n omvangryke geraakde netwerk in die brein van hierdie vakke te vind. Onlangs het Lin et al. (2012) ondersoek die brein wit materie-integriteit in adolessente met internetverslawing deur diffusie-tensor-beeldvorming te ondersoek, en het 'n wydverspreide afname in fraksionele anisotropie (FA) in die brein gevind, met geen gebied van hoër FA in internetverslawing [13]. Sulke resultate impliseer 'n moontlike anatomiese basis vir die funksionele versteurings wat in ons monster waargeneem word, 'n hipotese wat getoets kan word met gekombineerde fMRI en diffusie-geweegde beeldvorming in dieselfde deelnemers. [59].

Ten opsigte van die groot aantal interhemisferiese verbindings wat in die veranderde netwerk gevind word, is doeltreffende interhemisferiese kommunikasie lank gedink om belangrik te wees in breinfunksies [60]-[63]. Betreklik min neuroimaging studies van verslawing het egter die funksionele integrasie tussen bilaterale hemisfere aangespreek. Onlangs het Kelly et al. (2011) waargeneem verminderde interhemisferiese funksionele konnektiwiteit in kokaïen afhanklike volwassenes [64]. Hulle het primêre betrokkenheid van 'n fronto-parietale netwerk, met 'n relatiewe spaar van temporale streke, resultate wat ons bevindinge parallel maak. Alhoewel die skrywers die bevinding hoofsaaklik bespreek het as gevolg van die langtermyn-effekte van chroniese kokaïenblootstelling, het hulle ook die moontlikheid genoem dat verminderde interhemisferiese funksionele konneksie die blootstelling aan kokaïen voorafgegaan het as 'n kwesbaarheid vir verslawingstoornisse. Ons resultate dui daarop dat hierdie interhemisferiese veranderinge weerspieël óf 'n kwesbaarheid vir verslawingstoornisse óf 'n neurale korrelaat van generiese verslawende gedrag, eerder as om sekondêr te wees vir langdurige dwelmgebruik, aangesien verslawing in ons monster in suiwer gedragsterme gedefinieer is. Hierdie moontlikhede kan geëvalueer word deur te toets vir fenotipiese ooreenkomste tussen onaangeraakde familielede van individue met óf dwelm- of gedragsverslawingstoornisse.

Interessant genoeg is 'n soortgelyke patroon van verminderde rustende-funksionele konnektiwiteit tussen frontale en pariëtale streke gerapporteer beide in kokaïen- en heroïenafhanklike individues [64], [65]. In 'n onlangse resensie, Sutherland et al. (2012) het voorgestel dat verlaagde konnektiwiteit in die fronto-parietale stroombane 'n sentrale komponent kan wees in die verswakte kognitiewe beheernetwerk van dwelmverslaafde populasies [54]. Ons bevinding in internetverslawing ondersteun ook die idee dat die funksionele konneksie tussen frontale en pariëtale streke 'n algemene kenmerk van verskillende soorte verslawing kan wees. Dit dui op die teenwoordigheid van 'n gedeelde fenotipe wat nie 'n sekondêre gevolg van dwelmgebruik is nie. Daarbenewens het 'n onlangse ondersoek van breë funksionele konnektiwiteit in skisofrenie prominente fronto-temporale eerder as voor-parietale of fronto-striatale veranderinge getoon. [52], in ooreenstemming met klassieke patofisiologiese modelle van die siekte [66]. Natuurlik, die merkwaardigste bevinding van die huidige studie is dat internetverslawing veral verband hou met patologie van striatale stroombane, 'n stelsel wat algemeen in ander verslawende siektes geïmpliseer word, wat 'n gedeelde neurobiologiese fenotipe voorstel. Identifisering van veranderde striatale stroombane wat oorvleuel met dié van gevestigde verslawende versteurings, kan nuttig wees om te toets of die verslawingmodel 'n toepaslike teoretiese raamwerk is om die wanorde te verstaan. [67], [68]. Maar of 'n relatief sterker inkorting van fronto-parietale en fronto-striatale funksionele konnektiwiteit grootliks spesifiek kan wees vir verslawingstoornisse bly steeds in die vraag. Toekomstige studies wat verskillende versteurings direk vergelyk, is nodig om spesifisiteit te bepaal.

Een van die interessantste bevindings in die huidige studie was die sterk betrokkenheid van die putamen. Hierdie breinstruktuur is bekend om verskeie neurotransmitters, insluitende dopamien, te moduleer, en 'n gestreepte striatale dopaminerge funksie is sterk geïmpliseer as een van die belangrikste biologiese meganismes van verslawingstoornisse [8]. Dopamien is 'n belangrike modulator van putamen-funksie en kan 'n belangrike rol speel in die funksionele konneksieversteurings wat in hierdie studie waargeneem word. Dit is in ooreenstemming met onlangse bewyse dat striatale dopamien vervoerder en D2 reseptor beskikbaarheid is verander in mense met internet verslawing [6], [7] en die genetiese en farmakologiese modulasie van breindopamienvlakke kan 'n groot impak op funksionele konnektiwiteitspatrone uitoefen [69]-[71]. Met inagneming van hierdie vroeëre verslae en die voorgestelde neurobiologiese meganisme van verslawing wat die gestremde striatale dopaminerge funksie behels [8], die begrip van die effekte van dopamien op die netwerk wat geïdentifiseer is as gewysigde funksionele konnektiwiteit in die huidige studie, sal 'n belangrike manier wees om die neurobiologiese korrelate van internetverslawing te verstaan.

Ons bevinding dat die putamen die mees omvattende subkortiese streek in die verminderde funksionele netwerk was, wat die caudate-kern spaar, is ook interessant. Beide strukture is deel van die striatum, wat weer deel van die subkortiese strukture is. Die putamen word tipies beskou as 'n breinstreek wat met motoriese aktiwiteit geassosieer word, en is minder dikwels betrokke by die toevoeging van stof as die caudaat. Onder motoraktiwiteite het 'n goed geleerde reeks herhalende vingerbewegings getoon dat dit geassosieer word met aktivering in die putamen [72]-[76]. Mense wat aan internetverslawing ly, kan oor 'n lang tydperk 'n veel hoër frekwensie van sekere gedrag ondergaan, wat herhalende manipulasie van die muis en sleutelbord insluit, en hierdie ervarings kan hul brein beïnvloed. Daarom dui afwykende konnektiwiteit uit die putamen dalk 'n spesifieke kenmerk van internetverslawing aan. Aangesien ons egter nie die mate van vinger-manipulasie in ons deelnemers gemeet het nie, bly die implikasie van verminderde eerder as verhoogde funksionele konnektiwiteit met betrekking tot die putamen in verhouding tot muis- / sleutelbordmanipulasie, oop vir toekomstige navorsing. Alternatiewelik kan die betrokkenheid van die putamen in ons bevindinge sy rol weerspieël in kognitiewe prosesse wat met die caudaat gedeel word en wat verslaaf is in verslawing, soos beloningverwerking [77], [78].

Nog 'n punt waardige bespreking is die afwesigheid van verhoogde funksionele konnektiwiteit in die internetverslawing groep. Alhoewel ons hoofsaaklik verwag het om funksionele konneksie in die verslaafgroep te verminder, het ons nie die moontlikheid uitgesluit om verhoogde funksionele konnektiwiteit te sien nie, veral omdat die hipotese dat adolessente met internetverslawing 'n oefen-effek kan toon weens oormatige aanlynaktiwiteite [79]-[82]. Een moontlike verduideliking vir die negatiewe bevinding kan wees dat ons klein steekproefgrootte die krag het om hierdie praktykverwante toename in funksionele konneksie op te spoor. Dit is egter nog nie ten volle vasgestel of kognitiewe prestasie in sekere take of erns van sekere psigopatologieë manifesteer as verminderde of verhoogde funksionele konnektiwiteit [83], [84]. Nog 'n oorweging moet wees dat die effek van langtermyn oormatige internetgebruik die brein volgens subpopulasie andersins kan beïnvloed. Byvoorbeeld, 'n subpopulasie genaamd professionele aanlynspelers betrek intensiewe internetaktiwiteite, spandeer ook lang hoeveelhede tyd om aanlyn speletjies te oefen en waarskynlik beter in daardie speletjies as mense met internetverslawing, en blyk egter nie verslaaf te wees nie, soos blyk uit aansienlik laer YIAS-telling [85]. Dit kan dus veronderstel word dat oefen-effekte in internetaktiwiteite dalk anders verskil, afhangend van die individu.

Die huidige studie het enkele belangrike beperkings. Eerstens was die steekproefgrootte redelik klein, wat waarskynlik ons ​​krag beperk het om betekenisvolle korrelasies tussen funksionele konneksiwiteit en YIAS-tellings op te spoor. Dus, die huidige bevinding moet herhaal word in 'n groter voorbeeld van deelnemers met internetverslawing en kontroles. Dit is egter opmerklik dat ons steekproefgrootte oor die algemeen vergelykbaar is met dié van voormalige funksionele neuroimaging studies van internetverslawing. Ons voorbeeld was uniek, aangesien die meeste vorige studies op volwassenes gebaseer was [2]-[7]. Tweedens, die diagnostiese kriteria vir internetverslawing is nog nie stewig gevestig nie, hoewel ons bevindings dui op 'n moontlike neurobiologiese basis vir hierdie vermeende wanorde. Derdens, alhoewel ons gesamentlike siektetoestande uitgesluit het deur K-SADS-PL te gebruik, kan die simptome van sub-drempelvlakke van gesamentlike toestande nog steeds teenwoordig wees. Vierde, die versameling van 'n wyer reeks kliniese inligting soos slaapgewoontes, het ons data verryk en ons bydrae tot die literatuur verbeter. [86], [87]. Ten slotte beperk die dwarssnitstudie-ontwerp die interpretasie van 'n oorsaaklike verband tussen verlaagde funksionele konnektiwiteit en die ontwikkeling van internetverslawing. Daar moet kennis geneem word dat kopbeweging na vore gekom het as 'n belangrike verwarring in funksionele neuroimaging [38], [88]. Hoofbeweging is omvattend in hierdie studie geassesseer met behulp van 'n reeks onlangse voorgestelde rotasie- en verplasingsmaatreëls [38]. Geen beduidende verskil tussen groepe is gevind vir enige van die hoofbewegingsmaatreëls wat oorweeg is nie.

In opsomming, dui die resultate van hierdie studie aan dat adolessente met internetverslawing gewysigde breinfunksionele konneksiwiteit toon as daar geen groot versteurings van netwerktopologie is nie. Die veranderde netwerk het 'n uitgebreide betrokkenheid van langafstand interhemisferiese verbindings sowel as korttermyn intrahemisferiese skakels regdeur die brein getoon. Subkortiese breinstreke kan 'n belangrike rol in hierdie veranderde netwerk speel, veral die putamen, wat verlaagde verbindings met al drie die belangrikste serebrale lobbe daaraan toon.

Ondersteunende inligting

Figure_S1.tif

• 1 / 4

Figdeel

Aflaai

Netwerk van verminderde brein funksionele konnektiwiteit in adolessente met internetverslawing (met behulp van verskillende atlasse).Rooi kolletjies verteenwoordig stereotaktiese sentroïede van breinstreke (nodusse) wat deur die Montreal-neurologiese Instituut (MNI) struktuuratlas (A) en willekeurige parellasietlaslas (B) onderskei word, en blou lyne verteenwoordig suprathreshold skakels (t = 2.1 en 3.0 onderskeidelik) wat die geaffekteerde netwerk geïdentifiseer met die netwerkgebaseerde statistiek (NBS) (p<0.05, komponentgewys reggestel).

Figuur S1.

Netwerk van verminderde brein funksionele konnektiwiteit in adolessente met internetverslawing (met behulp van verskillende atlasse).Rooi kolletjies verteenwoordig stereotaktiese sentroïede van breinstreke (nodusse) wat deur die Montreal-neurologiese Instituut (MNI) struktuuratlas (A) en willekeurige parellasietlaslas (B) onderskei word, en blou lyne verteenwoordig suprathreshold skakels (t = 2.1 en 3.0 onderskeidelik) wat die geaffekteerde netwerk geïdentifiseer met die netwerkgebaseerde statistiek (NBS) (p<0.05, komponentgewys reggestel).

(TIF)

Figuur S2.

Deel van verbindings wat geraak word in internetverslawing, wat duidelike pare breë serebrale afdelings verbind (gedetailleer vir subkortikale streke).Die aantal skakels wat elke twee afdelings behels, word genormaliseer deur die totale aantal paar-wyse skakels.

(TIF)

Tabel S1.

Lokale groeperingskoëffisiënt.Hierdie tabel toon tendensvlak resultate met minder streng vals positiewe regstelling p<(1/90) = 0.011; geen resultaat het die standaard vals ontdekkingskoers regstelling vir veelvuldige vergelykings oorleef nie.

(DOC)

Tabel S2.

Plaaslike padlengte.Hierdie tabel toon tendensvlak resultate met minder streng vals positiewe regstelling p<(1/90) = 0.011; geen resultaat het die standaard vals ontdekkingskoers regstelling vir veelvuldige vergelykings oorleef nie.

(DOC)