Altered Grey Matter Volume und Ruhe-State-Konnektivität bei Menschen mit Internet Gaming Disorder: Eine Voxel-basierte Morphometrie und Ruhe-State Functional Magnetresonanztomographie-Studie (2018)

. 2018; 9: 77.

Veröffentlicht online 2018 Mar 27. doi:  10.3389 / fpyt.2018.00077

PMCID: PMC5881242

PMID: 29636704

Abstrakt

Neuroimaging-Studien zu den Merkmalen von Personen mit Internet-Gaming-Störungen (IGD) haben sich aufgrund wachsender Bedenken hinsichtlich der mit der Internetnutzung verbundenen psychischen und sozialen Probleme akkumuliert. Über die den IGD zugrunde liegenden Gehirnmerkmale wie die damit verbundene funktionale Konnektivität und Struktur ist jedoch relativ wenig bekannt. Das Ziel dieser Studie war es, Veränderungen des Volumens der grauen Substanz (GM) und der funktionellen Konnektivität im Ruhezustand bei Personen mit IGD unter Verwendung der Voxel-basierten Morphometrie und einer Konnektivitätsanalyse im Ruhezustand zu untersuchen. Zu den Teilnehmern gehörten 20-Patienten mit IGD- und 20-Alters- und geschlechtsspezifischen gesunden Kontrollen. Mit 3 T-Magnetresonanztomographie wurden für alle Teilnehmer funktionale und strukturelle Ruhestandsbilder aufgenommen. Wir haben auch den Schweregrad von IGD und Impulsivität anhand von psychologischen Skalen gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass der IGD-Schweregrad positiv mit dem GV-Volumen im linken Caudat korrelierte (p <0.05, korrigiert für mehrere Vergleiche) und negativ mit der funktionellen Konnektivität zwischen dem linken Caudat und dem rechten mittleren Frontalgyrus assoziiert (p <0.05, korrigiert für Mehrfachvergleiche). Diese Studie zeigt, dass IGD mit neuroanatomischen Veränderungen im rechten mittleren Frontalcortex und im linken Caudat assoziiert ist. Dies sind wichtige Hirnregionen für Belohnungs- und kognitive Kontrollprozesse, und strukturelle und funktionelle Anomalien in diesen Regionen wurden für andere Abhängigkeiten wie Drogenmissbrauch und pathologisches Glücksspiel gemeldet. Die Ergebnisse legen nahe, dass strukturelle Defizite und Funktionsstörungen des Ruhezustands im frontostriatalen Netzwerk mit IGD verbunden sein können und neue Einblicke in die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen von IGD liefern.

Stichwort: Internet-Gaming-Störung, Voxel-basierte Morphometrie, funktionelle Magnetresonanztomographie im Ruhezustand, funktionale Konnektivität, mittlerer Frontalgyrus, Caudat-Kern

Einleitung

Online-Spiele sorgen neben vielen anderen Vorteilen für Genuss und Stressabbau. Folglich ist die Anzahl der Internet-Spieler weltweit kontinuierlich gestiegen. Übermäßiges Spielen im Internet kann jedoch die reale Erfahrung einschränken, was zu verschiedenen negativen psychosozialen Folgen führt (-). Internet Gaming Disorder (IGD) ist definiert als zwanghafte und pathologische Verwendung von Geräten, die den Zugang zum Internet ermöglichen, und hat schwerwiegende negative Folgen. Abschnitt III des Diagnose- und Statistikhandbuchs für psychische Störungen-5 (DSM-5) besagt, dass IGD eine Erkrankung ist, die mehr klinische Forschung erfordert ().

Neuroimaging-Studien zu IGD untersuchten kürzlich funktionelle und strukturelle Veränderungen im Gehirn, um die neuronalen Korrelate zu identifizieren, die mit der Entwicklung von IGD zusammenhängen (). Die aufgabenbezogene funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) hat Funktionsstörungen bei Personen mit IGD gezeigt (, , -). Die Ergebnisse dieser fMRI-Studien zeigen, dass Personen mit IGD im Vergleich zu gesunden Kontrollen (HC) während der Exposition gegenüber Computerspielen, Videospielen oder Online-Spielen ein erhöhtes Verlangen nach Spielen sowie eine veränderte Gehirnaktivität in verschiedenen Regionen, z als Nucleus caudatus, dorsolateraler präfrontaler Bereich, Nucleus accumbens, vorderer cingulierter Cortex und Hippocampus (-).

Obwohl aufgabenbasierte fMRI-Studien spezifische Funktionsstörungen bei Personen mit IGD identifizieren können, kann die Bewertung von funktionellen Verknüpfungen im Ruhezustand eine andere und möglicherweise weitergehende Bedeutung haben (). Resting-State-fMRI ist eine Methode zur Bewertung funktionaler Verbindungen und Interaktionen zwischen Regionen während eines aufgabenfreien Zustands. Die Untersuchung des fMRI-Netzwerks im Ruhezustand kann weitere Informationen zu Anomalien bei verteilten Schaltkreisen bei neuropsychiatrischen Erkrankungen liefern (, ). Es wurden fMRI-Studien im Ruhezustand der IGD durchgeführt, um das spezifische neurobiologische Netzwerk zu identifizieren, das Belohnungs- und kognitiven Prozessen im Hinblick auf die funktionale Konnektivität zugrunde liegt (-). Diese Studien haben eine verbesserte funktionelle Konnektivität oder regionale Homogenität im mittleren Schläfengyrus und im Kleinhirn gezeigt (, , ). Darüber hinaus haben Hong et al. () beobachteten eine verminderte funktionelle Konnektivität in subkortikalen Hirnregionen.

Anhaltende Beweise aus strukturellen Bildgebungsstudien haben gezeigt, dass IGD möglicherweise mit strukturellen Veränderungen im Gehirn in Zusammenhang gebracht werden kann (, -). Die am weitesten verbreiteten morphometrischen Analyseverfahren für die Hirnanalyse sind volumenbasierte Messungen der grauen Substanz (GM) wie Voxel-basierte Morphometrie (VBM) und Messungen der kortikalen Dicke auf der Oberfläche mit FreeSurfer (). Han et al. () und Weng et al. () untersuchten strukturelle Anomalien im Gehirn von Jugendlichen mit IGD unter Verwendung von VBM und berichteten von reduzierten GM - Volumina im orbitofrontalen Kortex, der Insula, dem temporalen Gyrus und dem occipitalen Kortex. In Studien, in denen die kortikale Dicke untersucht wurde, um strukturelle Veränderungen im Gehirn von Personen mit IGD zu beobachten, wurde eine verminderte kortikale Dicke im orbitofrontalen Kortex, in der Insel, im parietalen Kortex und im postzentralen Gyrus festgestellt (, ).

In jüngerer Zeit berichtete eine kombinierte strukturelle und funktionelle MRT-Studie über eine negative Korrelation zwischen Impulsivität und linkem Amygdala-Volumen und einer geringeren funktionellen Konnektivität zwischen der Amygdala und dem dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) (, ). Diese Ergebnisse legen nahe, dass ein verändertes GM-Volumen und funktionelle Konnektivität in der Amygdala mit der Impulsivität in Zusammenhang stehen könnte und eine Anfälligkeit für IGD darstellt (, ). Zwei Studien haben kürzlich den Kompatibilitätsunterschied sowohl in der Gehirnstruktur als auch in der funktionellen Konnektivität untersucht. Erstens, Jin et al. () fanden, dass Personen mit IGD das GM-Volumen im präfrontalen Kortex, einschließlich des DLPFC, des orbitofrontalen Kortex, des anterioren cingulären Kortex und der ergänzenden motorischen Fläche, signifikant verringert hatten und die funktionelle Konnektivität im präfrontalen Striatalkreislauf verringert war. Zweitens, Yuan et al. () fanden verringerte Unterschiede im Striatumvolumen und im Ruhezustand der funktionellen Konnektivität in den frontostriatalen Kreisläufen zwischen Individuen mit IGD und HC. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass IGD auf der Ebene der Schaltkreise ähnliche neurale Mechanismen mit Störungen des Substanzkonsums teilen kann (, ).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse früherer Studien und neuerer Reviews unter Verwendung bildgebender Verfahren nahelegen, dass IGD mit neuroanatomischen Veränderungen in den frontostriatalen Schaltkreisen in Verbindung steht, ähnlich der Substanzgebrauchsstörung (-, -). Darüber hinaus legt die Ähnlichkeit von psychopathologischen Symptomen und neuronalen Prozessen zwischen IGD und Substanzgebrauchsstörung einen möglichen gemeinsamen Vulnerabilitätsmechanismus nahe (, , ).

Bisher wurden nur wenige Studien zu funktionalen und strukturellen Veränderungen der IGD durchgeführt, wobei strukturelle funktionelle Analysen im Ruhezustand verwendet wurden (, , , ). Darüber hinaus eliminierten diese IGD-Studien nicht den Einfluss von Verhaltensmerkmalen (dh durchschnittlichen Spielstunden) auf die Beziehung zwischen IGD und Gehirnalterung, obwohl wiederholte Verhaltensweisen die Gehirnstruktur verändern könnten (). Um die Zuordnung von IGD-Merkmalen einschließlich psychiatrischer Störungen (dh Abhängigkeit) zur Gehirnalteration zu verstärken, kontrollierten wir daher die Auswirkung der Spielaktivität auf die Veränderungen der Gehirnstruktur und -konnektivität bei IGD.

In dieser Studie untersuchten wir Veränderungen in Struktur und funktionelle Konnektivität in den Gehirnen von Personen mit IGD, mit 3 T Magnetresonanztomographie des Gehirns GM-Volumen und Ruhe-Zustand Konnektivität Analyse. Insbesondere untersuchten wir, ob das GM-Volumen in den frontostriatalen Schaltkreisen von Personen mit IGD verändert ist und ob eine Verringerung des GM-Volumens mit einer veränderten funktionalen Konnektivität verbunden ist. Wir haben auch festgestellt, ob diese Änderungen nach Ausschluß der Spielaktivität aufgetreten sind.

Materialen und Methoden

Teilnehmer und Messinstrumente

Zwanzig rechtshändige männliche Teilnehmer mit IGD (Altersgruppe: 20-26 Jahre) wurden rekrutiert Ausstrahlung von Online-Bulletin Boards und von Personen, die ein Internet-Suchtbehandlungszentrum, ein Internet-Informationszentrum für Cyber-Sucht oder lokale Gruppensitzungen zur Internet-Suchthilfe besuchen. Alle Teilnehmer der IGD-Gruppe wurden von zwei qualifizierten Psychiatern nach den diagnostischen Kriterien für IGD, die im Diagnostischen und Statistischen Manual Psychischer Störungen-5 (). Unter Verwendung der gleichen Kriterien wurden auch 20-Alter und Geschlecht-Matched HC (Altersspanne: 20-27 Jahre) rekrutiert. Keiner der Teilnehmer erfüllte die Kriterien für eine andere psychiatrische oder neurologische Erkrankung wie Schizophrenie, Angst, Depression, Spielsucht oder Substanzabhängigkeit. Keiner der Teilnehmer berichtete über frühere Erfahrungen mit Glücksspielen oder illegalen Drogen.

Alle Teilnehmer gaben ihre schriftliche Einverständniserklärung ab, nachdem sie gründlich über die Einzelheiten des Experiments informiert worden waren. Das Chungnam National University Institutional Review Board genehmigte das Experimentalverfahren und das Genehmigungsverfahren (Zulassungsnummer: P01-201602-11-002). Alle Teilnehmer erhielten eine finanzielle Entschädigung (50 US-Dollar) für ihre Teilnahme.

Die Teilnehmer haben in den vergangenen 12-Monaten eine Umfrage durchgeführt, die Fragen zu ihren demografischen Merkmalen und Internet-Spielaktivitäten enthielt, wie "Im vergangenen Jahr durchschnittlich, an wie vielen Tagen pro Woche haben Sie Internetspiele gespielt?" Und "Im vergangenen Jahr im Durchschnitt, wie viele Minuten pro Tag haben Sie für ein Internetspiel ausgegeben? "Darüber hinaus wurden standardisierte Skalen wie die Barratt Impulsiveness Scale-II [BIS ()], Identifikationstest für Alkoholkonsumstörungen () und das Beck Depression Inventory [BDI ()] wurden verwendet, um die psychologischen Merkmale der Teilnehmer zu bewerten.

Der Schweregrad der IGD wurde mithilfe von Youngs Online-Internet-Suchtest (IAT) gemessen (). Das IAT ist ein zuverlässiges und valides Instrument zur Klassifizierung von Internet-Suchtstörungen (). Das IAT umfasst insgesamt 20-Fragen, die dazu bestimmt sind, zwanghafte Internetnutzung, Entzugssymptome, psychische Abhängigkeit und damit verbundene Probleme im täglichen Leben zu bewerten. Die Bewertungen basieren auf einer 5-Punkteskala, die von 1 (nie) bis 5 (sehr) reicht. Die Punktzahl reicht von 20 bis 100, und eine Gesamtpunktzahl von 50 oder höher weist auf gelegentliche oder häufige Internetprobleme aufgrund einer unkontrollierten Internetnutzung hin (http://netaddiction.com/internet-addiction-test/).

Datenerfassung

Ein 3.0 T-MRI-Scanner (Achieva Intera 3 T; Philips Healthcare, Best, Niederlande) wurde für die Bilderfassung verwendet. T1-gewichtete anatomische Bilder wurden unter Verwendung der folgenden Parameter erfasst: Wiederholungszeit = 280; Echozeit = 14 ms; Kippwinkel = 60 °; Sichtfeld = 24 cm × 24 cm; Matrix = 256 × 256; Scheibendicke = 4 mm. Während der Ruhezustandsabtastung wurden 180-Bilder mit einer monostabilen, echoplanaren Impulsfolge (Wiederholungszeit = 2,000 ms; Echozeit = 28 ms; Schichtdicke = 4 mm, keine Lücke; Matrix = 64 × 64; Feld) erfasst Sicht = 24 cm × 24 cm; und Flipwinkel = 80 °). Die Teilnehmer wurden angewiesen, ihre Augen geschlossen zu halten, wach zu bleiben, nicht an etwas zu denken und während des Ruhestatus nicht zu schlafen oder zu dösen. Nach dem Scan wurden alle Teilnehmer gefragt, ob sie während der gesamten Scanzeit mit geschlossenen Augen wach geblieben waren. Daten von Teilnehmern, die Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung des Wachzustands berichteten, wurden verworfen und nicht für weitere Analysen verwendet.

VBM-Analyse

Voxel-basierten Morphometrie-Analyse wurde mit SPM8-Software (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) und die VBM8 Toolbox (http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm.html). MR-Bilder wurden unter Verwendung des diffeomorphen nichtlinearen Registrierungsalgorithmus (diffeomorphe anatomische Registrierung durch potenzierte Lügenalgebra, DARTEL) -Technik verarbeitet, um die intersubjektive Bildregistrierung des Gehirns zu verbessern (). Kurz gesagt bestand die VBM-Analyse aus den folgenden vier Schritten: (1) MR-Bilder wurden in GM, weiße Substanz (WM) und Zerebrospinalflüssigkeit segmentiert; (2) angepasste GM-Vorlagen wurden aus den Studienbildern unter Verwendung der DARTEL-Technik erstellt; (3) nach einer linearen affinen Registrierung der GM DARTEL-Templates auf die Gewebewahrscheinlichkeitskarten im Montreal Neurological Institute (MNI) wurde das nichtlineare Warping von GM-Bildern auf das DARTEL-GM-Template angewendet und anschließend im Modulationsschritt verwendet dass die relative Menge an GM-Volumina nach dem räumlichen Normalisierungsverfahren erhalten wurde; (4) -modulierte GM-Bilder wurden geglättet unter Verwendung eines 8-mm Halbwerts-Halbwerts-Gaußschen Kerns für statistische Analysen.

Nach der Vorverarbeitung wurde das GM-Volumen zwischen Individuen mit IGD und HC verglichen. Eine absolute Schwellenwertmaske von 0.1 wurde für GM-Analysen verwendet, um mögliche Randeffekte um die Grenze zwischen Grau und WM herum zu vermeiden.

Zur Kontrolle auf äußere Einflüsse von Alter, Bildungsjahren, Impulsivität und Depression wurden diese Variablen als Kovariaten hinzugefügt. Wir führten auch eine Gruppenanalyse durch, indem wir die durchschnittlichen Spielstunden als Kovariate addierten, um den Effekt von IGD als Ausschluss des Einflusses von Verhaltensmerkmalen im Zusammenhang mit IGD zu identifizieren.

In jeder Gruppe wurden partielle Korrelationsanalysen durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen dem GM-Volumen und dem Schweregrad der IGD (dh dem IAT-Score) durch Ausschluss der externen Variablen (dh Alter, Bildungsjahre, Impulsivität und Depression) zu untersuchen. Darüber hinaus wurde eine weitere partielle Korrelationsanalyse durchgeführt, indem die externen Variablen mit einer zusätzlichen Kovariate (dh den durchschnittlichen Spielstunden) kontrolliert wurden. Die statistische Signifikanz der Gruppenunterschiede wurde festgelegt p <0.05, korrigiert für Mehrfachvergleiche unter Verwendung der FDR-Methode (False Discovery Rate) bei einer Clusterausdehnung von> 50 Voxeln.

Funktionelle Konnektivitätsanalyse

Die funktionale Konnektivitätsanalyse wurde mit der Connectivity-Toolbox von CONN v.15 [http://www.nitrc.org/projects/conn; zitiert in Whitfield-Gabrieli et al. ()], um Eigenschaften des Ruhezustands in strukturell veränderten Gehirnregionen zu identifizieren. Ruhezustandsdaten wurden zuerst unter Verwendung von Standard-Vorverarbeitungsschritten vorbehandelt, einschließlich einer Schnittzeitkorrektur, Bewegungskorrektur mit Artefaktunterdrückung, räumlicher Normalisierung zu dem standardisierten Gehirnraum unter Verwendung des Schablonenbildes und Glättung mit einem isotropen Gaußschen 8-mm-Kern. Vor der Untersuchung auf dem Subjektlevel wurden Entrauschungsvorgänge an den Daten unter Verwendung des von WM-Masken und Cerebrospinalflüssigkeit abgeleiteten BOLD-Signals (Blutsauerstoffspiegel-abhängiges Signal) und von Bewegungskorrekturparametern aus der Neuausrichtungsstufe der räumlichen Vorverarbeitung als Kovariaten durchgeführt kein Interesse an einem linearen Regressionsmodell. Dann wurde ein Bandpassfilter zwischen 0.01 und 0.08 Hz auf die Zeitreihe angewendet, um das spezifische Frequenzbereichs-Signal zu extrahieren, das mit der Nervenzellenaktivität in Beziehung steht.

Nach Vorverarbeitungs- und Entrauschungsvorgängen wurde die funktionelle Konnektivitätsanalyse durchgeführt, indem ein seed-basierter Ansatz angewendet wurde, indem der Peak des linken Nucleus caudatus aus der VBM-Analyse (-9 + 8 + 15) im MNI-Raum ausgewählt wurde. Wir wählten den linken Nucleus caudatus als den interessierenden Seed - Bereich für die nachfolgende funktionelle Konnektivitätsanalyse, da der linke Nucleus caudatus mit dem IGD - Schweregrad in der VBM - Analyse verbunden war und frühere Studien funktionelle und strukturelle Veränderungen im Nucleus caudatus links bei Individuen mit IGD (, ). Der Kreuzkorrelationskoeffizient zwischen diesen Startvoxeln und allen anderen Voxeln wurde berechnet, um eine Korrelationskarte zu erzeugen. Für Analysen auf der zweiten Ebene wurden die Korrelationskoeffizienten in normalverteilte umgewandelt z-scores mit einer Fisher-Transformation. Alter, Bildungsjahre, Impulsivität und Depression wurden als Kovariaten in die Analysen der zweiten Ebene aufgenommen. Für Vergleiche auf Gruppenebene zwei Stichproben t- Tests wurden zum Vergleich durchgeführt z-Wertkarten zwischen Personen mit IGD und HC, mit einer Höhenschwelle von unkorrigiert p <0.001 und eine Ausdehnungsschwelle eines FDR-korrigierten p <0.05 auf Clusterebene. ANCOVA wurde auch durchgeführt, indem die durchschnittlichen Spielstunden als Kovariate addiert wurden, um den Unterschied zwischen Gruppen als Ausschluss des Einflusses von Verhaltensmerkmalen im Zusammenhang mit IGD zu identifizieren.

Innerhalb jeder Gruppe werden partielle Korrelationsanalysen zwischen dem Schweregrad von IGD (dh IAT) und dem Durchschnitt durchgeführt zEs wurden Scores von Hirnregionen mit eingeschränkter funktioneller Konnektivität mit dem linken Nucleus caudatus durchgeführt, um die Beziehung zwischen IGD-Schweregrad und veränderter funktioneller Konnektivität unter Ausschluss der externen Variablen (dh Alter, Bildungsjahre, Impulsivität und Depression) zu untersuchen. Eine weitere Teilkorrelation wurde ebenfalls durchgeführt, indem die durchschnittlichen Spielstunden als Kovariate mit den externen Variablen addiert wurden.

Korrelationsanalyse zwischen Gehirnstruktur und funktionaler Konnektivität

Um den Zusammenhang zwischen Struktur und funktioneller Konnektivität im linken Nucleus caudatus von Individuen mit IGD zu untersuchen, wurde eine Korrelationsanalyse durchgeführt, nachdem die Impulsivität und Depression statistisch kontrolliert wurden.

Die Ergebnisse

Teilnehmermerkmale

Wie in der Tabelle gezeigt Tabelle1,1, Personen mit IGD und HC unterschieden sich nicht signifikant im Alter (t = 0.83, p > 0.05) und Ausbildungsdauer (t = 0.67, p > 0.05). Im Vergleich zu HC erzielten Personen mit IGD jedoch höhere Werte bei der Messung der durchschnittlichen Spielstunden pro Tag (t = 7.25, p <0.001) und durchschnittliche Spieltage pro Woche (t = 7.42, p <0.001) und hatte höhere IAT-Werte (t = 11.37, p <0.001). Personen mit IGD waren auch depressiver (t = 4.88, p <0.001) und impulsiv (t = 5.23, p <0.001) als Kontrollen. Internet-Sucht-Scores wurden positiv mit Depressions-Scores assoziiert (r = 0.71, p <0.001) und Impulsivitätswerte (r = 0.66, p <0.001).

Tabelle 1

Demographische und klinische Merkmale der IGD-Gruppe und HC.

Variablen (Mittelwert ± SD)IGDHCt
Alter Jahre)21.70 ± 2.7422.40 ± 2.620.83
Ausbildung (Jahre)14.55 ± 2.9315.15 ± 2.720.67
Durchschnittliche Spielstunden pro Tag11.87 ± 5.331.90 ± 3.067.25 ***
Durchschnittliche Spieletage pro Woche6.75 ± 0.712.4 ± 2.527.42 ***
AUDIT-Ergebnis4.73 ± 3.073.75 ± 2.591.09
BDI-Score12.4 ± 7.363.3 ± 3.894.88 ***
BIS-II-Wert56.00 ± 5.3447.50 ± 4.925.23 ***
IAT-Punktzahl71.85 ± 12.8229.80 ± 8.8012.09 ***
 

BDI, Beck Depressionsskala; BIS, Baretts Impulsivitätsskala-II; IGD, Internet-Spielstörung; IAT, Internetsuchtest; HC, gesunde Kontrollen.

*** p <0.001 für Gruppenvergleiche.

VBM-Analyse

Wie in Tabelle dargestellt Tabelle22 und Abbildung Abbildung1A, 1A, die Ergebnisse der VBM-Analyse zeigen, dass Personen mit IGD das GM-Volumen im bilateralen mittleren frontalen Kortex [Brodmann-Bereich (BA) 10] reduziert haben (rechts: t = 4.82, links: t = 4.30, p <0.05, FDR korrigiert) und signifikant erhöhtes GM-Volumen im linken Caudatkern (t = 5.37, p <0.05, FDR korrigiert), verglichen mit HC. Nach Kontrolle des Effekts der Spielaktivität werden die GM-Volumina des bilateralen mittleren Frontalcortex [rechts: F(1, 38) = 5.58, p <0.05, η2p=0.22, links: F(1, 38) = 5.31, p <0.05, η2p=0.21] und der linke Nucleus caudatus [F(1, 38) = 6.59, p <0.05, η2p=0.25] unterschieden sich signifikant zwischen zwei Gruppen.

Tabelle 2

Regionale Unterschiede in der grauen Substanz (GM) zwischen der IGD-Gruppe und HC zeigen eine positive Korrelation mit der IGD-Schwere.

HirnregionMNI koordiniert 


tmaxClustergröße (Voxel)
xyz
IGD> HC
L kaudieren-814105.37234

IGD <HC
R / L MFG (BA 10)445184.82417
-3745204.30247

Korrelation zwischen GM-Dichte und IAT-Score
L kaudieren-98154.9175
 

BA, Brodmann-Bereich; L, links; MNI, Neurologisches Institut Montreal; MFG, mittlerer frontaler Gyrus; R, rechts; IGD, Internet-Spielstörung; IAT, Internetsuchtest; HC, gesunde Kontrollen.

MNI-Koordinaten der maximalen t-Werte sind für jeden Cluster gezeigt.

Signifikanz in Regionen von Interesse, p <0.05, Cluster-korrigiert mit falscher Entdeckungsrate.

 

Eine externe Datei, die ein Bild, eine Illustration usw. enthält. Der Objektname ist fpypt-09-00077-g001.jpg

Voxel-basierte Morphometrie (VBM) -Analyse. (A) Unterschiedliche Volumen der grauen Substanz zwischen der IGD-Gruppe und HC (p <0.05, falsche Entdeckungsrate korrigiert) (MNI-Koordinaten: L caudate, –8, 14, 10; R MFG, 44, 51, 8; L MFG, –37, 45, 20). (B) VBM Korrelationsanalyse (p <0.01) (MNI-Koordinaten: L caudate, –9, 8, 15). Abkürzungen: HC, gesunde Kontrollen; IAT, Internet-Suchttest; IGD, Internet-Gaming-Störung; L, links; MFG, mittlerer Frontalgyrus; R, richtig; MNI, Montreal Neurological Institute.

Für die IGD - Gruppe wurde eine signifikant positive Korrelation zwischen dem GM - Volumen im linken Nucleus caudatus und dem IGD - Schweregrad (dh IAT - Scores) unter Ausschluss der externen Variablen (partielle Korrelation) gefunden r = 0.58, p <0.01, FDR korrigiert) (Abbildung (Abbildung1B), 1B) und unter Ausschluß des Effekts der Spielaktivität und anderer äußerer Variablen wurden diese positiven Korrelationen auch zwischen dem linken Nucleus caudatus und den IAT - Scores gefunden (partielle Korrelation) r = 0.56, p <0.05). Eine signifikant negative Korrelation wurde zwischen dem mittleren Frontalvolumen und der Impulsivität beobachtet, gemessen unter Verwendung der Barrett-Impulsivitätsskala (partielle Korrelation) r = 0.39, p <0.05, FDR korrigiert) und diese Korrelation wurde nach Ausschluss des Effekts der Spielaktivität nicht gezeigt (p > 0.05). Kein Hirnbereich zeigte jedoch eine signifikante Assoziation mit den BDI-Scores (p > 0.05, FDR korrigiert).

In HC wurde keine signifikante Beziehung zwischen irgendwelchen psychologischen Variablen (dh IAT-, BIS- und BDI-Scores) und dem GM-Volumen für irgendeine Gehirnregion (p > 0.05, FDR korrigiert).

Funktionelle Konnektivitätsanalyse

Bei Personen mit IGD war der linke Caudatus funktionell mit verschiedenen Hirnregionen verbunden, einschließlich des bilateralen Thalamus, Putamen, posterior cingulären Kortex, Precuneus, Pallidum, Accumbens, anterior cingulierter Kortex, superior occipitaler Kortex, frontaler Pol, superior frontaler Kortex, mittleres Frontal Kortex und orbitofrontalen Kortex (Höhe Schwelle, p <0.001, nicht korrigiert; Cluster-Schwelle, p <0.05, FDR korrigiert). Bei HC war der linke Caudatkern funktionell mit dem bilateralen Thalamus, Putamen, dem hinteren cingulären Cortex, Pallidum, Accumbens, dem anterioren cingulären Cortex, dem orbitofrontalen Cortex, dem oberen frontalen Cortex, dem mittleren frontalen Cortex und den medialen frontalen Cortices verbunden (Höhenschwelle, p <0.001, nicht korrigiert; Cluster-Schwelle, p <0.05, FDR korrigiert).

Wie in der Tabelle gezeigt Tabelle33 und Abbildung Abbildung2A, 2A wurde eine erhöhte funktionelle Konnektivität zwischen dem linken Caudatus und dem bilateralen posterioren cingulären Gyrus (PCG) (BA 31) beobachtet (t = 5.97, p <0.05, FDR korrigiert), rechter mittlerer Frontalgyrus (MFG) (BA 8) (t = 11.39, p <0.05, FDR korrigiert) und linker Precuneus (BA 31) (t = 5.48, p <0.05, FDR korrigiert) bei Personen mit IGD im Vergleich zu Kontrollen. Nach Kontrolle des Effekts der Spielaktivität wurden diese erhöhten Konnektivitäten zwischen IGD-Probanden im linken kaudalen und bilateralen PCG gezeigt [F(1, 38) = 6.27, p <0.05, η2p=0.23], rechts MFG [F(1, 38) = 13.08, p <0.001, η2p=0.39] und linken PrecuneusF(1, 38) = 7.22, p <0.05, η2p=0.26].

Tabelle 3

Unterschiede in der funktionellen Konnektivität zwischen der IGD-Gruppe und HC zeigen eine positive Korrelation mit der IGD-Schwere.

Samen ROIVerbundene RegionMNI koordiniert 


tmaxClustergröße (Voxel)
xyz
IGD> HC
L kaudierenR / L PCG (BA 31)0-28445.97391
R MFG (BA 8)35124011.39506
L precuneus (BA 31)-16-56265.48381

Korrelation zwischen funktionaler Konnektivität und IAT-Score
L kaudierenR MFG (BA 8)2236346.26446
 

BA, Brodmann-Bereich; HC, gesunde Kontrollen; IGD, Internet-Spielstörung; L, links; MFG, mittlerer frontaler Gyrus; MNI, Neurologisches Institut Montreal; PCG, hinterer Gyrus cinguli; R, rechts; ROI, Region von Interesse.

FDR auf Clusterebene korrigiert, p <0.05, die anfängliche Höhenschwelle ist p <0.001.

 

Eine externe Datei, die ein Bild, eine Illustration usw. enthält. Der Objektname ist fpypt-09-00077-g002.jpg

Funktionelle Konnektivitätsanalyse. (A) Unterschiedliche Gehirnverbindungen zwischen der IGD-Gruppe und HC (p <0.05, FDR korrigiert) (MNI-Koordinaten: L Caudate, –9, 8, 15; R / L PCG, 0, –28, 44; R MFG, 35, 12, 40; L Precuneus, –16, –56, 26). (B) Korrelationsanalyse zwischen IGD-Schweregrad und dem funktionalen Konnektivitätswert (p <0.05, FDR korrigiert) (MNI-Koordinaten: L caudate, –9, 8, 15; R MFG, 22, 36, 34). Abkürzungen: HC, gesunde Kontrollen; IAT, Internet-Suchttest; IGD, Internet-Gaming-Störung; L, links; MFG, mittlerer Frontalgyrus; PG, postcingulierter Gyrus; R, richtig; FDR, Falschentdeckungsrate; MNI, Montreal Neurological Institute; PCG, posteriorer cingulierter Gyrus.

Innerhalb der IGD - Gruppe wurde eine signifikant positive Korrelation zwischen dem IGD - Schweregrad (dh IAT - Scores) und der funktionellen Konnektivität des linken Nucleus caudatus mit dem rechten mittleren frontalen Cortex unter Ausschluss der externen Variablen (partielle Korrelation) gefunden r = 0.61, p <0.01, FDR korrigiert) (Abbildung (Abbildung2B) .2B). Nach Ausschluss der Auswirkungen der Spielaktivität wurde auch eine signifikante positive Korrelation zwischen dem Schweregrad der IGD und der funktionellen Konnektivität des linken Nucleus caudatus mit dem rechten frontalen Cortex gefunden, wobei der Effekt der Spielaktivität und anderer irrelevanter Variablen ausgeschlossen wurde (partielle Korrelation) r = 0.63, p <0.01).

In der IGD-Gruppe wurde keine signifikante Beziehung zwischen den anderen psychologischen Variablen (dh BIS- und BDI-Scores) und der Konnektivität des linken Nucleus caudatus mit dem rechten frontalen Cortex Mitte festgestellt (p > 0.05, FDR korrigiert). Bei der HC gab es keine signifikante Korrelation zwischen den psychologischen Variablen (dh IAT-, BIS- und BDI-Scores) und der Konnektivität des linken Schwanzkerns mit anderen Hirnregionen.

Korrelationsanalyse zwischen Gehirnstruktur und funktionaler Konnektivität

Es gab keine signifikante Korrelation zwischen GM-Volumen und funktioneller Konnektivität innerhalb des Nucleus caudatus (r = 0.08, p > 0.05).

Diskussion

Diese Studie untersuchte die strukturellen und funktionellen neuronalen Korrelate von IGD durch die Kombination von strukturellen MRT- und Ruhezustands-fMRI-Analysen. In Übereinstimmung mit früheren Studien über die komorbide Psychopathologie der exzessiven Internetnutzung (, ), beobachteten wir, dass Personen mit IGD eine höhere Depression und Impulsivität aufwiesen. Die Neuroimaging-Ergebnisse zeigen, dass der IAT-Score sowohl mit dem GM-Volumen im linken Nucleus caudatus als auch mit dem Wert der funktionellen Konnektivität zwischen dem linken Nucleus caudatus und dem rechten frontalen Cortex communis positiv verknüpft ist. Interessanterweise wurden die GM-Defizite im linken Nucleus caudatus und die veränderte Ruhezustandskonnektivität zwischen dem linken Nucleus caudatus und dem rechten mittleren frontalen Cortex gezeigt, nachdem die Wirkung der Spielaktivität bei Personen mit IGD kontrolliert wurde. Wir haben jedoch keinen Zusammenhang zwischen strukturellen und funktionellen Veränderungen festgestellt. Diese Befunde legen nahe, dass der linke Nucleus caudatus eine wichtige Region in der Pathogenese von exzessivem Internet-Spielverhalten ist.

Wir fanden strukturelle Veränderungen im linken Nucleus caudatus von Individuen mit IGD im Vergleich zu Kontrollen, und das GM-Volumen im Nucleus caudatus links war positiv mit dem Schweregrad der IGD korreliert. Diese Ergebnisse stimmen mit früheren strukturellen Suchtstudien überein, einschließlich Studien zur Substanzabhängigkeit (, ), Spielsucht () und IGD (, ). Der Nucleus caudatus ist ein essentieller Teil des Striatums und spielt eine zentrale Rolle beim belohnungsbasierten Verhalten. Darüber hinaus ist der Nucleus caudatus eng mit Lust und Motivation sowie der Entwicklung und Aufrechterhaltung von Suchtverhalten (-). Mehrere Studien haben berichtet, dass IGD mit Anomalien im Striatum, speziell dem Nucleus caudatus, assoziiert ist. Zum Beispiel haben Kim et al. () und Hou et al. () berichteten über verminderte Dopamin - D2 - Rezeptor - und Dopamin - Transporter im Caudat bei Personen mit IGD, was darauf hindeutet, dass IGD mit niedrigeren dopaminergen Aktivitäten in den Belohnungswegen des Gehirns assoziiert ist, ähnlich wie bei anderen Suchterkrankungen. Darüber hinaus hat eine frühere fMRT-Studie unserer Gruppe, bei der eine Entscheidungsaufgabe gestellt wurde, gezeigt, dass eine höhere Aktivierung im linken Caudat mit der Auswahl risikobehafteter Optionen verbunden ist, was mehr Einblick in die Beteiligung des linken Nucleus caudatus an neuralen Funktionen der Belohnungsvorhersage und Vorfreude (). Zusammenfassend legen diese Befunde nahe, dass ein reduziertes GM-Volumen im linken Nucleus caudatus zu einer erhöhten Sensitivität der Belohnungserwartung bei Individuen mit IGD beitragen könnte; der linke Nucleus caudatus kann somit Teil der relevanten funktionellen Schaltung sein, die mit IGD assoziiert ist.

Um die Beziehung zwischen strukturellen Veränderungen und anomaler funktioneller Konnektivität zu untersuchen, führten wir eine seed-basierte Analyse funktioneller Konnektivität im Ruhezustand durch. Die funktionelle Konnektivität Analyse mit einem Samen im linken Nucleus caudatus ergab, dass die rechte Mitte frontale Kortex (dh die DLPFC) positiv mit dem IGD Schwere korreliert, was darauf hinweist, dass Personen, die mit Internet-Gaming mehr damit beschäftigt waren stärker die Verbindung zwischen der linken Nucleus caudatus hatten und der richtige DLPFC. Der im VBM-Ergebnis angezeigte Bereich entspricht nicht genau dem Bereich, der im Ergebnis von rs-fMRI angezeigt wird. Der in den VBM- und rs-fMRI-Ergebnissen gezeigte Bereich war BA 10 bzw. 8, und der Überlappungsbereich ist nur teilweise. Der gesamte Bereich ist jedoch in DLPFC enthalten. Die DLPFC-Striatum-Schaltung ist ein Schlüsselelement der Dopamin-Belohnungs-Schaltung und ist stark an exekutiven Funktionen wie Planung, Organisation, Satzverschiebung und Aufmerksamkeit (). Die Funktionsstörung dieses Netzwerks kann sich auf die Aufrechterhaltung der Sucht auswirken, indem es die Fähigkeit einschränkt, die Integration und Auswahl von kognitivem und zielorientiertem Verhalten zu regulieren (). Aberrante frontostriatale Schaltkreise wurden früher bei Individuen mit IGD entdeckt. Eine Studie zur funktionalen Konnektivität im Ruhezustand legt nahe, dass Jugendliche mit Internetabhängigkeit Veränderungen in ihren frontostriatalen Schaltkreisen haben, die Affekt, Motivationsverarbeitung und kognitive Kontrolle beeinträchtigen (). In Übereinstimmung mit unseren Ergebnissen zeigte eine weitere Studie, dass die funktionelle Konnektivität im frontostriatalen Netzwerk positiv mit einem höheren Schweregrad der Internetabhängigkeit assoziiert ist (). Im Gegensatz zu den vorliegenden Ergebnissen haben andere Studien zur funktionellen Konnektivität jedoch gezeigt, dass Personen mit IGD eine verringerte funktionelle Konnektivität im frontostriatalen Kreislauf aufweisen (, ). Ein kürzlich veröffentlichter Überblick über neurodegenerative Befunde bei IGD zeigte ebenfalls inkonsistente Ergebnisse bei den Studien und legte nahe, dass das veränderte Gehirn nicht robust ist und weitere Untersuchungen erforderlich macht (). Die Diskrepanz zwischen diesen Befunden kann auf demographische oder klinische Faktoren wie Geschlecht, Alter, Krankheitsdauer oder Behandlungsstatus zurückzuführen sein. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Nucleus caudatus und DLPFC eng mit Videospielen zusammenhängen (-). Diese Studien haben gezeigt, dass das linke Striatum und die DLPFC-Plastizität mit der Menge an Spiel / Training in nicht süchtigen Subjekten zusammenhängen. In der Studie, zu identifizieren, dass die Veränderung in diesen Bereichen mehr im Zusammenhang mit IGD Charakteristik einschließlich Sucht charakteristisch ist oder mehr Spieltätigkeit verbunden ist, führten wir weitere Analyse nach dem für die Wirkung der Spielaktivitäten zu steuern (das heißt die durchschnittliche Spiel Stunden). Die Ergebnisse der weiteren Analyse zeigten deutlich die Unterschiede zwischen den Gruppen. Daher kann die Änderung in diesen Bereichen eher mit den IGD-Eigenschaften als mit der Spielaktivität in Zusammenhang stehen. Zusammengenommen, und zwar unabhängig von solchen Unstimmigkeiten deuten die bisherigen Ergebnisse, dass die Dysfunktion der frontostriatalen Schaltung während des Ruhezustandes und seine Beziehung mit IGD Schwere kann mit unangemessenen Verhaltens-Entscheidungen, wie die Suche nach Internet-Nutzung trotz der negativen Folgen verbunden sein.

Einige Einschränkungen dieser Studie sollten beachtet werden. Erstens sind Ursache-Wirkungs-Beziehungen aufgrund des Querschnittscharakters der Studie unklar. Zukünftige Studien sollten Longitudinaleffekte auf IGD identifizieren. Zweitens beschränken wir unsere Studie Kohorte von Männern 20-27 Jahren alt, und Vorsicht ist also geboten, wenn die Ergebnisse unserer Studie zur allgemeinen Bevölkerung zu verallgemeinern, auch die kleine Stichprobengröße berücksichtigen. Drittens könnten zukünftige Studien in Erwägung ziehen, die Zeit seit der IGD-Diagnose zu messen, um eine signifikante Variabilität der neuralen Funktion zu erklären. Schließlich gibt es einen Widerspruch zwischen unseren Ergebnissen und dem anderen, der eine erhöhte und verringerte funktionelle Konnektivität im frontostriatalen Kreislauf zeigt. Daher sollten die Ergebnisse mit Vorsicht interpretiert werden und weitere Studien unter den gleichen Bedingungen (dh demographische Merkmale oder mit klinisch ähnlichen Teilnehmern) werden benötigt, um den Widerspruch zu erklären (, , ).

Zusammenfassend zeigt diese Studie strukturelle Veränderungen des Nucleus caudatus und Funktionsstörungen der frontostriatalen Netzwerke bei Personen mit IGD. Noch wichtiger ist, dass beide Arten von Veränderungen mit dem Schweregrad der IGD assoziiert waren. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass der linke Nucleus caudatus eine Schlüsselrolle in der Pathogenese von IGD spielt und dass IGD und Substanzmissbrauch ähnliche neurale Mechanismen teilen.

Ethik-Erklärung

Alle Teilnehmer gaben ihre schriftliche Einverständniserklärung ab, nachdem sie gründlich über die Einzelheiten des Experiments informiert worden waren. Das Chungnam National University Institutional Review Board (IRB) genehmigte das Experimentalverfahren und das Genehmigungsverfahren (Zulassungsnummer: P01-201602-11-002). Alle Teilnehmer erhielten eine finanzielle Entschädigung (50 US-Dollar) für ihre Teilnahme.

Autorenbeiträge

JWS trug zur Konzeption und zum experimentellen Design oder zum Erwerb von Daten oder zur Analyse und Interpretation von Daten bei, und JHS trug wesentlich zur Interpretation von Daten bei und entwarf den Artikel oder überarbeitete ihn kritisch für wichtige intellektuelle Inhalte.

Interessenkonflikt

Die Autoren erklären, dass die Untersuchung in Abwesenheit von kommerziellen oder finanziellen Beziehungen durchgeführt wurde, die als möglicher Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.

Fußnoten

 

Finanzierung. Diese Forschung wurde von der Grundlagenforschung Forschungsprogramm durch die National Research Foundation of Korea (NRF) vom Ministerium für Bildung (NRF-2015R1D1A1A01059095) finanziert unterstützt.

 

Abkürzungen

BIS, Barratt Impulsivitätsskala-II; BDI, Beck Depressionsinventar; DLPFC, dorsolateraler präfrontaler Kortex; FDR, falsche Erkennungsrate; fMRI, funktionelle Magnetresonanztomographie; GM, graue Substanz; IAT, Internetsuchtest; IGD, Internet-Spielstörung; VBM, Voxel-basierte Morphometrie; MNI, Neurologisches Institut Montreal; WM, weiße Substanz.

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