Langsigtede ændringer i neural forbindelse hos patienter med internetgamblingforstyrrelse: En hvilende tilstand EEG-sammenhængsstudie (2018)

Forreste psykiatri. 2018. juni 7; 9:252. doi: 10.3389/fpsyt.2018.00252.

PMID: 29930524

PMCID: PMC5999751

DOI: 10.3389 / fpsyt.2018.00252

Sunyoung Park¹, Hyera Ryu¹, Ji-Yoon Lee¹, Aruem Choi¹, Dai-Jin Kim², Sung Nyun Kim^3* , Jung-Seok Choi^1,4*

Målsætning:

Den nuværende undersøgelse undersøgte neurale tilslutningsmuligheder forbundet med behandlingsresponser hos patienter med internet-gamingforstyrrelse (IGD) ved hjælp af hviletilstand elektroencefalografi (EEG) kohærensanalyser.

Metoder:

Vi inkluderede 30 patienter med IGD og 32 raske kontrolpersoner (HC'er). Af IGD-patienterne gennemførte 18 en ambulant behandling, der omfattede farmakoterapi med selektive serotoningenoptagelseshæmmere i 6 måneder. Hviletilstand EEG-kohærens og selvrapporteringsspørgeskemaer blev brugt til at evaluere kliniske og psykologiske træk før og efter behandling, og data blev analyseret ved hjælp af generaliserede estimeringsligninger.

resultater:

Sammenlignet med HC'er viste patienter med IGD øget beta- og gamma-intrahemisfærisk sammenhæng og øget delta-intrahemisfærisk sammenhæng af højre hemisfære ved baseline. Efter 6 måneders ambulant behandling udviste patienter med IGD forbedringer i IGD-symptomer sammenlignet med baseline, men de fortsatte med at vise øget beta- og gamma-intrahemisfærisk sammenhæng sammenlignet med HC'er. Ingen signifikante EEG-kohærensændringer mellem vurderingerne før og efter behandling blev påvist i noget bånd i IGD-gruppen.

konklusion:

Disse resultater tyder på, at signifikant større intrahemisfærisk hurtig-frekvenskohærens kan være en vigtig neurofysiologisk trækmarkør for patienter med IGD.

Introduktion

Internet gaming disorder (IGD) er karakteriseret ved et mønster af overdreven og gentagen brug af internetbaserede spil (1). IGD har fået stigende opmærksomhed på grund af forskellige negative konsekvenser, der påvirker det normale daglige liv, akademiske og jobpræstationer og psykologisk funktion (1, 2). Patienter med adfærdsafhængighed, såsom IGD, deler visse kliniske træk, herunder impulsivitet, trang og manglende evne til at kontrollere skadelig adfærd (3, 4). Nylige undersøgelser har brugt neuroimaging og neurofysiologiske teknikker til at undersøge de strukturelle og funktionelle ændringer i hjernen forbundet med impulsivitet eller responshæmning for at forbedre vores forståelse af karakteristikaene ved IGD (5-7).

Adskillige neuroimaging undersøgelser har undersøgt den dysfunktionelle forbindelse hos patienter med IGD. For eksempel Zhang (8) rapporterede en reduceret amplitude af lave udsving i den orbitofrontale cortex og posterior cingulate cortex hos unge voksne med IGD sammenlignet med kontroller. De fandt også, at patienter med IGD udviste forbedrede interaktioner i standardtilstanden og udøvende kontrolnetværk sammenlignet med kontroller. Derudover viste patienter med IGD øget forbindelse i sensorimotoriske hjernenetværk og ændret interhemisfærisk hviletilstand funktionel forbindelse i den præfrontale lap, inklusive den bilaterale superior frontale gyrus, inferior frontal gyrus og den midterste frontale gyrus (9, 10). Disse resultater tyder på, at patienter med IGD har svækkelser i belønningsrelateret behandling, generel kognitiv funktion og impulskontrol.

Selvom neuroimaging undersøgelser har identificeret hjernestrukturerne involveret i hviletilstandsaktiviteter, giver de begrænset information med hensyn til den tidsmæssige dynamik af neurale netværk i hjernen. Elektroencefalografisk (EEG) sammenhæng er nyttig til måling af abnormiteter i funktionel hjerneorganisation med høj tidsmæssig opløsning (11). EEG-kohærens måler konsistensen af ​​faseforskelle i to hjerneregioner og afspejler synkroniseringen mellem neurale populationer og kortikal forbindelse (12). Øget sammenhæng mellem to EEG-elektroder tyder på funktionel integration af to hjerneregioner, hvorimod nedsat sammenhæng afspejler de ikke-relaterede aktiviteter af to neurale populationer (13, 14).

Nogle få undersøgelser, der har undersøgt hjerneforbindelser ved hjælp af hviletilstands-EEG, har rapporteret, at unge med internetafhængighed viste øget gamma-kohærens mellem de parietale, højre temporale og occipitale områder sammenlignet med raske kontroller (HC'er) (15). Patienter med IGD udviste også forbedret intrahemisfærisk gamma-kohærens sammenlignet med kontroller (16). Ydermere kan øget intrahemisfærisk forbindelse inden for det fronto-temporale område være forbundet med gentagne onlinespil (17). Disse konsistente resultater indikerer, at ændret gamma-fasesynkronisering er forbundet med hyperarousal i det sensoriske system såvel som med et unormalt excitatorisk system. Det er dog stadig uklart, om ændret neural forbindelse hos patienter med IGD er en egenskabsmarkør eller en tilstandsmarkør forbundet med sværhedsgraden af ​​IGD. Nogle få undersøgelser, der anvender EEG-kohærens, har vist abnormiteter i hjerneforbindelsen hos personer med stofbrugsforstyrrelse (SUD), som har en hjernemekanisme, der ligner den for IGD (7, 18, 19). For eksempel viste langtidsafholdende såvel som ikke-afholdende alkoholafhængige deltagere øget bilateral, intrahemisfærisk og posterior EEG-kohærens (18). Tilsvarende udviste abstinente heroinafhængige individer øget venstre intrahemisfærisk gamma-kohærens sammenlignet med HC'er (19). Disse resultater tyder på, at øget neural forbindelse ikke normaliseres efter en lang periode med afholdenhed eller behandling og kan afspejle en endofenotype for SUD. Derfor kunne longitudinelle undersøgelser med patienter med IGD hjælpe os med at forstå patofysiologien af ​​og udvikle behandlingsinterventioner for IGD.

Så vidt vi ved, har ingen undersøgelser undersøgt longitudinelle ændringer i EEG-kohærens i hviletilstand efter behandling af patienter med IGD. Således undersøgte vi kortikal forbindelse forbundet med behandlingsresponser hos patienter med IGD for at forstå dens underliggende mekanisme og for at belyse, om den ændrede fasesynkronisering hos individer med IGD er en tilstands- eller en egenskabsmarkør. Baseret på tidligere resultater (16, 17, 20), antog vi, at patienter med IGD ville udvise øget hurtig-frekvenskohærens ved baseline, og at dette neurofysiologiske indeks ville blive opretholdt, selvom deres IGD-symptomer blev forbedret efter 6 måneders ambulant behandling.

Materialer og Metoder

Deltagere

Denne longitudinelle undersøgelse omfattede 62 mandlige deltagere i alderen 18-38 år, som blev rekrutteret fra SMG-SNU Boramae Medical Center og det omkringliggende samfund i Seoul, Republikken Korea. Tredive patienter blev klassificeret som havende IGD baseret på kriterierne i Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fifth Edition og diagnosticeret af en klinisk erfaren psykiater (1). 4 deltagere fungerede som HC'er. Den nuværende undersøgelse omfattede kun de patienter, der brugte mere end 30 timer om dagen og/eller XNUMX timer om ugen på at spille internetspil. Derudover blev Youngs internetafhængighedstest (Y-IAT) brugt til at vurdere sværhedsgraden af ​​IGD-symptomer (21). Baseline kliniske vurderinger og en EEG-scanning blev udført på alle deltagere. Siden baseline-vurderinger fortsatte 18 af de 30 patienter med IGD, som havde komorbide depressive eller angstsymptomer, farmakoterapi med serotoningenoptagelseshæmmere (SSRI'er) ved brug af de gennemsnitlige daglige doser: escitalopram ved 15.83 ± 9.17 mg, fluoxetin ved 50.00 mg, 9.17 mg eller 30.00 par. 14.14 ± 6 mg. Ingen andre lægemidler end SSRI'er blev brugt i denne undersøgelse. Efter 2 måneders fortsat behandling gennemførte de opfølgende vurderinger, herunder kliniske mål og EEG-registrering. Det primære behandlingsresultat var ændringen i IAT-score fra før til efterbehandling. HC-deltagere, der spillede internetspil < 80 timer/dag, blev rekrutteret direkte fra lokalsamfund. Ingen af ​​deltagerne havde en historie med intellektuelt handicap, psykotisk lidelse eller neurologisk lidelse, og alle var højrehåndede. Deltagere med en estimeret IQ på < XNUMX blev udelukket.

Denne undersøgelse blev godkendt af Institutional Review Board for SMG-SNU Boramae Medical Center, Republikken Korea. Alle deltagere gav skriftligt informeret samtykke efter at have modtaget information om undersøgelsen.

EEG optagelser

EEG dataindsamling

Detaljerede oplysninger om EEG-optagelserne og dataindsamlingsproceduren blev præsenteret i vores tidligere undersøgelse (16). EEG i hviletilstand blev optaget i 10 minutter (4 minutter med lukkede øjne, 2 minutter med åbne øjne og 4 minutter med lukkede øjne) i et elektrisk afskærmet og lydisoleret rum med dæmpet lys. Deltagerne blev instrueret i at slappe af og undgå kropsbevægelser og døsighed. EEG-aktivitet blev registreret fra 64 elektroder baseret på det modificerede International 10-20-system i forbindelse med lodrette og horisontale elektrookulogrammer og en mastoid-referenceelektrode. Jordkanalen var placeret mellem FPz- og Fz-elektroderne. EEG-signalerne blev optaget kontinuerligt ved hjælp af et 0.1-60 Hz online båndpasfilter og et 0.1-50 Hz offline båndpasfilter ved en samplingshastighed på 1,000 Hz. Elektrodeimpedanser blev holdt på < 5 KΩ.

Alle EEG-data blev analyseret med NeuroGuide-software (NG Deluxe 2.6.1, Applied Neuroscience; St. Petersburg, FL, USA) til kohærensanalysen, og 19 af de 64 kanaler blev drevet af NeuroGuide-montagesættet som følger: FP1, FP2 , F7, F3, Fz, F4, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1 og O2. Artefakter på grund af øjenblink og bevægelser under EEG-optagelser blev elimineret af det automatiske NG Deluxe 2.6.1-system og blev visuelt detekteret.

Sammenhæng

Kohærensanalysemetoderne blev præsenteret i Park et al. (16). For at opsummere blev EEG-data i hviletilstand transformeret til frekvensdomænet ved hjælp af den hurtige Fourier-transformationsalgoritme med følgende parametre: epoke = 2 s, samplingshastighed = 128 samples/s (256 digitale tidspunkter), frekvensområde = 0.5-40 Hz og en opløsning på 0.5 Hz med et cosinus-tilspidsningsvindue for at minimere lækage. NG 2.6.1-programmet blev brugt til at opnå kohærensværdierne. De accepterede epoker af EEG-dataene blev beregnet for hvert af følgende frekvensbånd: delta (1-4 Hz), theta (4-8 Hz), alfa (8-12 Hz), beta (12-25 Hz) og gamma (30-40 Hz). Desuden blev den intrahemisfæriske sammenhæng for hvert bånd undersøgt ved hjælp af F3-C3, F3-T3, F3-P3, C3-T3, C3-P3 og T3-P3 elektrodepar på venstre hjernehalvdel og F4-C4, F4- T4, F4–P4, C4–T4, C4–P4 og T4–P4 elektrodepar på højre hjernehalvdel. Interhemisfærisk sammenhæng blev beregnet mellem elektrodepar F3-F4, C3-C4, T3-T4 og P3-P4.

Psykologiske vurderinger

Wechsler Adult Intelligence Scale

Den koreanske version af Wechsler Adult Intelligence Scale blev administreret til alle deltagere for at beregne deres IQ (22-24).

spørgeskemaer

Den koreanske version af alle spørgeskemaer er blevet valideret (25-28).

Youngs IAT (Y-IAT)

Y-IAT blev brugt til at måle sværhedsgraden af ​​internetafhængighed. Alle 20 elementer er bedømt på en fem-punkts skala fra 1 til 5. Samlede scorer varierer således fra 20 til 100 (21, 28). Cronbach's alfa for denne undersøgelse var 0.97.

Beck depression inventory-II (BDI-II)

BDI-II blev administreret for at vurdere sværhedsgraden af ​​depressive symptomer (26, 29). Hvert emne er vurderet på en fire-punkts skala fra 0 til 3, og de samlede scorer for alle 21 emner kan variere fra 0 til 63. Cronbachs alfa for denne undersøgelse var 0.95.

Beck angstopgørelse (BAI)

BAI omfatter i alt 21 punkter og adresserer intensiteten af ​​angstsymptomer (25, 30). Svarene bedømmes på en fire-punkts skala, og scorerne går fra 0 til 3. Den samlede BAI-score, der går fra 0 til 63, opnås ved at summere alle 21 punkter. Cronbach's alfa for denne undersøgelse var 0.94.

Barratt impulsivitet skala-11 (BIS-11)

BIS-11, som blev brugt til at måle impulsivitet (27, 31), er et selvrapporterende spørgeskema med 30 punkter, der inkluderer tre underskalaer, der måler impulsivitet (opmærksomhed, motorik og ikke-planlægning). Hvert element er bedømt på en fire-punkts skala fra 1 til 4. Cronbach's alfa for denne undersøgelse var 0.79.

Statistisk analyse

Baseline demografiske og psykologiske variabler blev analyseret af uafhængige t-test, hvorimod forskelle i de psykologiske variable før og efter behandling blev analyseret ved at parre t-prøver. Separate generaliserede estimeringsligninger (GEE'er) blev brugt til at vurdere gruppeeffekterne i EEG-dataene for hvert frekvensbånd for at undersøge korrelationerne mellem gentagne målinger (32, 33). Intra- og interhemisfærisk sammenhængsværdier blev analyseret af GEE'erne ved hjælp af følgende faktorer ved henholdsvis baseline og ved slutningen af ​​den 6-måneders ambulante behandlingsperiode: intrahemisfærisk sammenhæng blev analyseret i henhold til gruppe (IGD og HC) × region (fronto-central , fronto-temporal, fronto-parietal, centro-temporal, centro-parietal og temporo-parietal) × halvkugle (venstre og højre); og interhemisfærisk sammenhæng blev evalueret i henhold til gruppe (IGD og HC) × region (frontal, central, temporal og parietal). I disse analyser kontrollerede vi for uddannelse og BDI-II, BAI og BIS-11 score for at identificere gruppeforskelle. Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af SPSS 20.0-software (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Resultater

Demografiske og psykologiske variabler før og efter behandling

Patienterne med IGD adskilte sig ikke fra HC'erne med hensyn til alder eller IQ. Der blev dog observeret signifikante forskelle i uddannelse, BDI-II, BAI og BIS-11 score mellem de to grupper. De demografiske og psykologiske karakteristika for IGD- og HC-grupperne er præsenteret i tabel 1. Efter 6 måneders behandling havde patienter med IGD signifikant lavere Y-IAT-score, men ikke lavere BDI-II-, BAI- eller BIS-11-score sammenlignet med deres baseline-data (tabel 2).

   

Tabel 1. Demografiske og psykologiske karakteristika for undersøgelsesgrupperne ved baseline.

   

Tabel 2. Ændringer i de kliniske karakteristika hos patienter med internetgamingforstyrrelse (IGD) før og efter behandling.

EEG kohærens

Baseline EEG-kohærensdata

Den statistiske analyse ved hjælp af GEE'erne for intrahemisfærisk sammenhæng afslørede signifikante hovedgruppeeffekter i beta- og gammabåndene ved baseline efter justering for demografiske og psykologiske variabler (tabel 3). Specifikt udviste patienter med IGD [M (standardfejl af middelværdien; SEM) = 48.95 (69.463)] signifikant øget beta-intrahemisfærisk sammenhæng end HC'er [M (SEM) = 41.68 (70.187)]. Patienter med IGD [M (SEM) = 58.65 (111.862)] viste også signifikant højere sammenhæng i gammabåndet end HC'er [M (SEM) = 46.03 (113.029)]. Derudover blev en interaktionseffekt afsløret for gruppe × halvkugle. IGD-gruppen [M (SEM) = 49.11 (68.393)] havde signifikant øget delta intrahemisfærisk kohærens i højre hemisfære sammenlignet med HC-gruppen [M (SEM) = 42.36 (69.106)]. En analyse af interhemisfærisk sammenhæng afspejlede ikke en signifikant hovedeffekt af gruppe, en interaktionseffekt af gruppe × region eller en gruppe × hemisfæreinteraktion.

   

Tabel 3. Effekter på EEG intrahemisfærisk sammenhæng, der kontrollerer virkningerne af demografiske (uddannelse) og psykologiske (score på BDI-II, BAI og BIS-11) karakteristika før og efter behandling.

Ændringer i EEG-kohærensdata efter behandling

Ingen signifikante EEG-kohærensændringer blev observeret i nogen af ​​før- eller efterbehandlingsbåndene i IGD-gruppen. En hovedeffekt af gruppen blev imidlertid observeret i beta- og gamma-kohærens ved vurderingen efter behandlingen (tabel 3 og figur 1). Specifikt viste patienter med IGD [M (SEM) = 53.66 (75.338)] øget beta-intrahemisfærisk sammenhæng sammenlignet med HC'er [M (SEM) = 40.54 (77.143)]. Intrahemisfærisk sammenhæng for gammabåndet var signifikant højere hos patienter med IGD [M (SEM) = 61.41 (126.700)] end HCs [M (SEM) = 46.51 (129.734)] ved evalueringen efter behandling. Derudover var der ifølge post hoc-analysen en interaktionseffekt af gruppe × region i alfa-kohærens, men ingen signifikante gruppeforskelle.

   

Figur 1. Vigtigste virkninger på EEG intrahemisfærisk (A) beta og (B) gamma sammenhæng før og efter behandling. *P <0.05.

Diskussion

Så vidt vi ved, er dette den første undersøgelse til at undersøge longitudinelle ændringer i neural forbindelse målt ved EEG-kohærens hos patienter med IGD. Deltagere med IGD udviste øget intrahemisfærisk EEG-kohærens i beta- og gammabåndene ved baseline. Disse unormale fasesynkroniseringsmønstre blev dog ikke normaliseret efter 6 måneders farmakoterapi, selvom patienterne med IGD viste signifikante forbedringer i deres IGD-symptomer. Følgelig indikerer vores resultater, at øget beta- og gamma-kohærens under hviletilstanden kan være en vigtig neurofysiologisk trækmarkør for patienter med IGD.

IGD-gruppen viste signifikant større hurtigfrekvent intrahemisfærisk sammenhæng end HC-gruppen ved baseline. Betabåndsaktivitet på det hvilende EEG anses for at disponere en patient for stofbrug og er en elektrofysiologisk markør for hyperexcitabilitet på grund af en excitations-hæmningsubalance i hjernen (34, 35). Øget intrahemisfærisk beta-kohærens har været relateret til sårbarhedsfaktoren for IGD (17, 36). For eksempel har Youh et al. (17) viste, at øget beta-kohærens i det frontotemporale område var mere almindeligt hos patienter med komorbid IGD og major depressive disorder (MDD) sammenlignet med patienter med kun MDD. Forfatterne foreslog, at forbedret beta-kohærens kan afspejle overdreven onlinespil og indikere den ændrede neurale synkronisering mellem hjerneregioner hos patienter med IGD.

Den øgede EEG-gamma-kohærens før behandling er i overensstemmelse med en tidligere undersøgelse (16). Gamma-aktivitet menes almindeligvis at afspejle en række neurale funktioner, herunder responshæmning og fordeling af opmærksomhedsressourcer (37-40). Vores forskergruppe har rapporteret, at øget intrahemisfærisk gamma-kohærens er relateret til dysfunktionel impulskontrol, belønningssystemet og sværhedsgraden af ​​IGD-symptomer (16). Endvidere har Choi et al. (41) fastslået, at øget gamma-aktivitet under en hviletilstand er relateret til hæmmende svækkelse og trækimpulsivitet hos patienter med IGD. Tilsammen tyder disse resultater på ineffektiv neural synkronisering og funktionel forbindelse hos patienter med IGD.

Efter 6 måneders ambulant behandling udviste patienterne med IGD forbedringer i deres IGD-symptomer sammenlignet med baseline, men de viste stadig øget beta- og gamma-intrahemisfærisk sammenhæng sammenlignet med HC'er. Nogle få undersøgelser udført med SSRI'er rapporterede, at farmakoterapi reducerer IGD-symptomer (20, 42). Serotonin menes at spille en vigtig rolle i depression, angst og impulsivitet (43). Derfor ser behandling med en SSRI ud til at være effektiv til at reducere sværhedsgraden af ​​IGD. Den nuværende undersøgelse fandt dog ikke forbedringer i ændret intrahemisfærisk sammenhæng i beta- og gammabåndene efter 6 måneders SSRI-behandling. Disse resultater tyder på, at øget hurtig-frekvenskohærens kan betragtes som en potentiel egenskabsmarkør for IGD snarere end en tilstandsmarkør.

Nærværende undersøgelse var underlagt visse begrænsninger. For det første kan vores resultater være af begrænset generaliserbarhed, fordi antallet af deltagere i denne undersøgelse var relativt lille, og kun mandlige deltagere var inkluderet. For det andet benyttede den nuværende undersøgelse typisk ambulant behandling frem for velorganiserede behandlingsformer. Imidlertid fokuserede denne undersøgelse på ændringerne i fasesynkroniseringsmønstre hos patienter med IGD snarere end behandlingseffekterne. Der vil således være behov for yderligere undersøgelser for at belyse effekten af ​​specifik farmakoterapibehandling på de neurofysiologiske markører hos patienter med IGD. For det tredje havde alle patienter med IGD inkluderet i denne undersøgelse komorbide symptomer på depression eller angst, som kan have haft forvirrende virkninger. Således blev psykologiske kovariater kontrolleret i den endelige analyse for at kontrollere for disse komorbide symptomer.

Samlet set fandt den nuværende undersøgelse, at patienter med IGD ved baseline havde øget intrahemisfærisk sammenhæng i hurtigfrekvensbåndet sammenlignet med HC-gruppen. Imidlertid blev denne unormale neurale forbindelse opretholdt efter 6 måneders ambulant behandling, hvilket indikerer, at den øgede beta- og gamma-kohærens under hviletilstanden kan være en betragtet neurobiologisk markør for patofysiologien af ​​IGD. Den nuværende forskning vil bidrage til en bedre forståelse af de neurofysiologiske netværk, der ligger til grund for IGD.

Forfatterbidrag

J-SC og SK udførte undersøgelsens design og koncept. SP foretog analyserne og stod i spidsen for skrivningen af ​​manuskriptet. J-SC vejledte og overvågede skrivningen af ​​manuskriptet. HR, J-YL, AC og D-JK bidrog til gennemførelsen af ​​undersøgelsen.

Finansiering

Denne undersøgelse blev finansieret af National Research Foundation of Korea (2014M3C7A1062894), Republikken Korea.

Interessekonflikterklæring

Forfatterne erklærer, at forskningen blev gennemført i mangel af kommercielle eller økonomiske forhold, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.

Referencer