Internetoverskud er associeret med en ændring af fronto-striatal funktionel forbindelse under belønningsfejlbehandling (2018)

Svagere vmPFC-forbindelse med caudatkernen

vmPFC er kendt for at være involveret i at oversætte belønninger til repræsentationer af subjektiv værdi (39, 42). Det har gensidige forbindelser med striatum for kognitive og affektive/emotionelle funktioner (43, 44). Vores resultater afslører en dissocieret funktionel kobling af vmPFC med sub-regioner af striatum forbundet med IGO: svagere funktionel forbindelse med dorsale striatum (dvs. caudate nucleus) og stærkere forbindelse med den ventrale striatum (dvs. NAcc).

Caudatkernen er målregionen for dopaminprojektionsneuroner i substantia nigra og er kendt for at være involveret i kodning af action-outcome associationer under belønningslæring (45). Det er en af ​​hjerneregionerne, hvor IGD-associerede abnormiteter er blevet rapporteret bredt i molekylære (46), strukturel (47, 48), og funktionelle undersøgelser (17). For eksempel udviser unge voksne med internetafhængighed reduceret dopamin D2-receptortilgængelighed i det bilaterale dorsale caudat, og sværhedsgraden af ​​internetafhængighed målt ved IAT-skalaer er negativt forbundet med dopamin D2-receptortilgængeligheden i venstre caudat (caudat).46). Også IGD-individer ser ud til at have øget gråstofvolumen i caudaten sammen med nedsat kognitiv kontrolpræstation (47). Dong et al. (17) har rapporteret reduceret caudate-aktivering hos personer med internetafhængighed under beslutningstagning i forbindelse med "kontinuerlige" sejre, hvilket tyder på utilstrækkelig opmærksomhed på tidligere adfærdsvalg og deres resultater.

Hjerneaktiveringer som reaktion på positiv feedback er blevet rapporteret i både caudate nucleus og vmPFC, især når feedback indeholder information om fremtidig adfærd (49). Den anatomiske styrke af caudate-vmPFC-forbindelsen har vist sig at forudsige fleksibiliteten af ​​målrettet handling (50). Den svækkede funktionelle kommunikation mellem dorsale striatum og vmPFC fundet i IGO-gruppen i denne undersøgelse antyder, at der skulle være unormal beslutningstagning eller svigt af adfærdsmæssig justering for monetær belønning, især da lignende resultater er blevet rapporteret for andre typer af afhængighed. For eksempel har Lee et al. (51) rapporterede reduceret funktionel kobling mellem den dorsale striatum og den orbitofrontale region omkring vmPFC under en Odd-Even-Pass-opgave hos personer med alkoholafhængighed i forbindelse med deres vedvarende udvælgelse af maladaptive valg. Vi fandt dog ikke en sammenhæng mellem den svage vmPFC-dorsal striatum-forbindelse af IGO og læringspræstationer for monetær belønning.

Stærkere vmPFC-forbindelse med nucleus accumbens

I modsætning til vmPFC-caudate nucleus-forbindelse blev vmPFC-NAcc-forbindelsen forbedret i IGO-gruppen. NAcc, som en af ​​hovedkomponenterne i det ventrale striatum, er blevet foreslået at være involveret i at tildele incitament-salience til en givende stimulus. vmPFC-NAcc kredsløbet er blevet foreslået at være en neuropatologisk mekanisme for afhængighed (52). For eksempel er der øget funktionel forbindelse mellem det ventrale striatum og vmPFC hos heroinafhængige individer under hviletilstanden (53). En øget vmPFC-NAcc-forbindelse blev også rapporteret hos alkoholafhængige unge voksne under belønningsbehandling, og individuelle forskelle i denne forbindelse var forbundet med hyppigheden af ​​alkoholforbrug (54).

Vores resultater er i overensstemmelse med konklusionerne fra Volkow et al. (55), som foreslog, at afhængighed er relateret til "NU"-kredsløb, hvor forhøjet vmPFC/NAcc-kredsløb favoriserer at vælge en øjeblikkelig belønning. Det nuværende fund af vmPFC-NAcc-kobling i IGO-gruppen er i overensstemmelse med patologiske ændringer i de neuronale mekanismer, der er involveret i belønningsværdibehandling i stofafhængighed, især inden for de "ønske"-kredsløb.

Selvom der var en negativ korrelation mellem vmPFC-NAcc funktionel tilslutning og den korrekte opholdsrate for monetær belønning, bør der udvises forsigtighed ved fortolkningen af ​​dette fund. Bemærk, at to personer fra IGO-gruppen, hvis styrker ved vmPFC-NAcc funktionel forbindelse blev stærkt forbedret under levering af pengebelønninger, viste den laveste korrekte opholdsrate. Især en deltager i IGO-gruppen kunne identificeres som en statistisk outlier [Cook's Distance-metoden; (56)]. Den negative korrelation, der oprindeligt blev fundet i IGO-gruppen [r₍₁₆₎ = -0.516, p = 0.028] er ikke længere signifikant, hvis denne outlier fjernes fra analysen [r₍₁₅₎= -0.233, p = 0.369]. Alternativt tror vi, at denne outlier blot er det ekstreme eksempel på dette negative forhold, hvor deltageren med den mest forbedrede vmPFC-NAcc funktionelle kobling til monetær belønning ville opleve den største kognitive interferens i belønningsfeedbackbehandling. Denne deltagers lave præstation var kun specifik for monetær belønning (0.65: gennemsnitlig korrekt opholdsrate for IGO-gruppen = 0.941; SD = 0.094), ikke til symbolsk belønning (0.77: gennemsnitlig korrekt opholdsrate for IGO-gruppen = 0.822; SD = 0.179). Dette tyder på, at outlierens dårlige adfærdspræstation ikke var forbundet med en misforståelse af opgaveinstruktioner eller dårlig indlæringsevne generelt. Desuden eksisterede en lignende tendens til et negativt forhold selv i den normale kontrolgruppe [r₍₁₈₎ = -0.440, p = 0.052], hvilket indikerer, at den øgede vmPFC-NAcc funktionelle kobling var forbundet med dårlig læringspræstation til pengebelønning, uanset IGO-problemer. Denne fortolkning understøttes af en tidligere rapport om, at blandt raske deltagere viste individer med øget ventral striatum-vmPFC-forbindelse større impulsiv adfærdstendens under en forsinkelsesrabatopgave (57). Det nuværende fund af styrket vmPFC-NAcc funktionel forbindelse i IGO-gruppen kan forstås som en lignende patologisk mekanisme med en øget fremtræden inden for "ønske" kredsløb (58). Med andre ord kan den forbedrede vmPFC-NAcc-kobling for belønningsincitamentet hos IGO-individer være relateret til en større fremtrædende respons for belønning, hvilket kan være en mulig underliggende mekanisme for problematisk internetoverbrugsadfærd for fremtrædende incitamenter.

Svagere VS-forbindelse med den dorsale anterior cingulate cortex

Vores undersøgelse af opgavebaseret VS-funktionel forbindelse afslørede, at IGO-individer har svagere VS-dACC-kobling i forhold til kontrolgruppen. Denne reducerede funktionelle kobling mellem ventrale striatum og dACC er i overensstemmelse med tidligere fund. Iboende tilslutning af den ventrale striatum-dACC har vist sig at være forbundet med større sværhedsgrad af nikotin (59) og kokainafhængighed (60). Også Crane et al. (61) har rapporteret, at højrisikogruppen i alkoholforbrugsforstyrrelser (dvs. binge drinkers) har svært ved at engagere sig i dette netværk under belønningsbehandling.

I forbindelse med læring har dACC en vigtig rolle i kodning af handling-resultat-associationer, herunder integration af belønningshistorie for at vejlede beslutninger om potentielle belønninger (62, 63). Det er også blevet foreslået at være involveret i at signalere behovet for opmærksomhed under læring (64). Abnormiteter i dACC-funktion til feedbackbehandling hos IGD-individer er blevet rapporteret. Yau et al. (65) bemærkede, at unge med problematisk internetbrug har sløvet feedback-relateret negativitet og P300-amplituder under risikotagning, hvilket tyder på unormal ACC-funktion i tidlig og sen feedbackbehandling. I betragtning af at VS også er en kritisk hjerneregion for belønningsassocieret læring (66) samt til belønningsbehandling (67), skal den funktionelle kobling mellem VS og dACC have en kritisk rolle i feedbacklæring, hvor udfaldsværdierne for udvalgte svar opdateres. Derfor kunne ændret VS-dACC funktionel kobling i IGO-gruppen indikere en vanskelighed med at repræsentere værdisignaler knyttet til handling-udfaldsforhold, hvilket igen kunne føre til læringsproblemer, selvom nedsat læringspræstation ikke blev observeret for pengebelønning.

Svagere VS-forbindelse med andre kortikale og subkortikale regioner

Vi fandt udbredte unormale funktionelle koblinger i vlPFC, precuneus og lingual gyrus i forbindelse med IGO. Disse regioner er involveret i forskellige kognitive kontroller under feedbackindlæring. For eksempel er vlPFC kendt for at vejlede fleksibel målstyret adfærd ved at integrere motivationsinformation fra subkortikale områder (68, 69). Precuneus og lingual gyrus aktiveres som svar på monetær belønning under reversal learning, når en belønning gives som et signal om at vende rollerne (70). Ifølge Dong et al. (71), er der reduceret aktivering af inferior frontal cortex hos IGD-individer, når de træffer risikable valg. Den reducerede funktionelle forbindelse mellem VS og de forskellige kortikale regioner i IGO-gruppen i det aktuelle studie tyder på forringede kognitive kontroller af feedbackbehandling, når en monetær belønning gives som positiv feedback.

Vi fandt også, at IGO-gruppen udviste svagere VS-funktionel forbindelse med pallidum under behandling af monetær belønning. Pallidum modtager efferente forbindelser fra ventrale striatum, især fra NAcc, og sender et signal til cortex via relæer gennem thalamus (72). Pallidum er hovedsageligt kendt for at være forbundet med motoriske funktioner, men en rolle i belønningsbehandling er også blevet diskuteret bredt (73). Zhai et al. (74) rapporterede, at IGD er forbundet med reduceret hvidstofeffektivitet i pallidum. VS og pallidum er begge impliceret i den hedoniske virkning af afhængighed, som menes at være medieret af opioidsystemer (75), spekulerer vi i, at reduceret VS-Pallidum-funktionel forbindelse hos IGO-individer kan afspejle reduceret hedonisk fornøjelse til monetær belønning. Denne fortolkning er i tråd med en teoretisk model for afhængighed, der inkorporerer nedsatte hedoniske setpunkter (76).

Hvorfor er effekter på funktionel tilslutning kun til pengebelønning?

Kun til pengebelønning viste IGO-gruppen ændrede funktionelle forbindelser med enten svagere stærkere eller stærkere mønstre. Under feedbacklæring var deltagerne opmærksomme på, at et korrekt svar kunne resultere i enten en monetær eller en symbolsk belønning. Fordi de ikke var blevet informeret om, hvilken læringsstimulus, der skulle efterfølges af en monetær, i modsætning til symbolsk belønning, ville leveringen af ​​en monetær belønning have haft større motiverende betydning i forhold til en symbolsk belønning. At disse effekter var begrænset til IGO-gruppen tyder på, at denne fremtræden havde større indflydelse på IGO-individer end kontroller.

På trods af de funktionelle tilslutningseffekter observeret hos IGO-individer for monetær belønning, opdagede vi ikke en indlæringsvanskelighed for monetær belønning i IGO-gruppen i forhold til kontroller. En mulig årsag til dette kunne være en lofteffekt. I dette feedbackindlæringsparadigme, hvor hver feedback blev givet baseret på en deterministisk stimulus-udfaldsberedskab, var den gennemsnitlige korrekte opholdsrate for monetær belønning meget høj i begge grupper (IGO-gruppe: M = 0.94, SD = 0.09; kontrolgruppe: M = 0.95, SD = 0.04). Det ville derfor være vanskeligt at løse eventuelle indlæringsvanskeligheder for at lære af pengebelønning, selv i IGO-gruppen. En anden mulighed er, at IGO-individer kan stole på andre kompenserende kognitive ressourcer for at lære SR-associationerne, hvilket resulterer i præstationer svarende til kontrollerne. Vi fandt dog ingen beviser til støtte for den kompenserende hypotese, fordi de fleste af de undersøgte funktionelle netværk var svagere i IGO-gruppen end i kontroller. For det eneste tilfælde af øget funktionel tilslutning i IGO-gruppen (dvs. vmPFC-NAcc-kobling), var forholdet til adfærdspræstationen det modsatte af forventning: individer med stærkere vmPFC-NAcc-kobling til pengebelønning udviste en reduceret tendens til at vælge samme svar i efterfølgende lejligheder. Så hvis der er en kompenserende mekanisme til at overvinde indlæringsvanskeligheder for belønningsfeedback i IGO, skal den eksistere uden for vmPFC- eller VS-koblingsnetværkene. Endelig bør vi overveje muligheden for, at kompensatoriske mekanismer for IGO ikke forekommer i løbet af feedbackbehandlingstiden, som undersøgt i den aktuelle undersøgelse, men under inter-forsøgsintervallet (arbejdshukommelsesstrategi) eller under stimuluspræsentation/responsvalg. I overensstemmelse med denne idé, en tidligere rapport (1) foreslår, at IGO-individer rekrutterede en arbejdshukommelsesstrategi specifikt til monetær belønning for at kompensere for deres belønningsindlæringsvanskeligheder.

Advarsler og begrænsninger

Selvom vi observerede forskellige funktionelle tilslutningsmønstre for VS og vmPFC i IGO-gruppen, var graden af ​​disse abnormiteter ikke forbundet med sværhedsgraden af ​​symptomerne på internetspilafhængighed. De abnormiteter, der findes i de funktionelle netværk, der er involveret i belønningsinformationsbehandling, kan skyldes IGO-personernes store brug af internetspil. Denne mulighed er dog ikke blevet understøttet af vores data, da vi ikke kunne finde nogen sammenhæng mellem den tid, der bruges på spil, og forbindelsens styrker. En alternativ mulighed er, at sværhedsgraden af ​​afhængighed muligvis ikke viser en lineær sammenhæng med graden af ​​abnormiteter i belønningsbehandling. En anden er, at personer med visse iboende, allerede eksisterende funktionelle netværksfunktioner kan være mere tilbøjelige til at falde i problemer med spiloverforbrug. For eksempel kan afslappet spilaktivitet blive problematisk for dem, der er relativt ineffektive til at behandle kognitive/opmærksomme krav om at kontrollere miljøet, når de oplever glæde for meget fremtrædende belønninger, hvilket sætter sådanne ellers normale individer i fare for IGD. Longitudinelle undersøgelser vil være nødvendige for at behandle de langsigtede virkninger af brug af internetspil eller risikofaktorer i informationsbehandling.

Depression og opmærksomhedsunderskud/hyperaktivitetsforstyrrelse (ADHD) har været impliceret i belønningsbehandling (77, 78), som begge også er velkendte psykiatriske følgesygdomme af IGD (79). Ændringerne i funktionelle tilslutningsmønstre, vi observerede i IGO-gruppen, var ikke forbundet med nogen af ​​følgesygdomme af IGD, såsom depression eller impulsivitet. Da gruppeforskelle for monetær belønning blev observeret i funktionelle hjernenetværk, der vides at være involveret i fremtræden og kognitiv kontrol af belønning, er det rimeligt at antage, at disse forskelle er relateret til belønningsinformationsbehandling. Derfor er forskellene i informationsbehandling til monetær belønning sandsynligvis kritiske IGD-funktioner, der kan forekomme uafhængigt af personlighedstræk eller følelsesmæssige lidelser.

Det er vigtigt at diskutere et par begrænsninger i denne rapport. Vores IGO-gruppe bestod af unge mænd, der blev betragtet som "i risiko" for IGD. Man skal være forsigtig med at generalisere vores resultater til IGO-kvinder eller til mænd eller kvinder, der er klinisk diagnosticeret med IGD (80). Et andet problem er vores brug af et fast inter-stimulus-interval mellem læringsstimuli og feedbackvisning, som det er typisk for SR-associationslæringsparadigmer. Dette faste interval kunne have forårsaget, at billeddataene for feedback-relateret aktivering blev påvirket af resterende aktivitet fra feedback-forventningsperioden (dvs. cue-præsentation eller responsinitiering). Faktisk afslørede en tidligere undersøgelse, der undersøgte belønningsforudsigelsesfejlen i IGD, sløvet VS-aktivering under cue-behandling (81). Endelig bør man huske på, at den funktionelle tilslutningstilgang ikke afslører direkte eller årsagssammenhænge mellem to regioner, selvom nogle af vores fortolkninger er blevet informeret af specifikke anatomiske sammenkoblinger fundet i dyreforsøg.