La base neuronal de los videojuegos (2011) - Se encontró un núcleo accumbens más grande

Más uno. 2014 Mar 14;9(3):e91506. doi: 10.1371 / journal.pone.0091506. eCollection 2014.

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Resumen

Jugar videojuegos es una actividad recreativa frecuente. Estudios previos han reportado una participación del estriado ventral relacionado con la dopamina. Sin embargo, no se han investigado los correlatos estructurales cerebrales de los videojuegos. En las exploraciones de imágenes de resonancia magnética de 154 14 de un año de edad, calculamos la morfometría basada en voxel para explorar las diferencias entre los jugadores de videojuegos frecuentes e infrecuentes. Además, evaluamos la tarea de Retardo de Incentivo Monetario (MID) durante la resonancia magnética funcional y la Tarea de Juego de Cambridge (CGT). Encontramos un mayor volumen de materia gris del estriado izquierdo cuando se comparan frecuentes con jugadores de videojuegos poco frecuentes que se correlacionaron negativamente con el tiempo de deliberación en CGT. Dentro de la misma región, encontramos una diferencia de actividad en la tarea MID: frecuente en comparación con jugadores de videojuegos poco frecuentes mostró una actividad mejorada durante la retroalimentación de la pérdida en comparación con ninguna pérdida. Esta actividad también se correlacionó negativamente con el tiempo de deliberación. La asociación de los videojuegos con un mayor volumen del estriado ventral izquierdo podría reflejar el procesamiento de la recompensa alterada y representar la plasticidad neuronal adaptativa.

Palabras clave: juegos de azar, núcleo accumbens, recompensa, videojuegos, morfometría basada en vóxels

Introducción

Los videojuegos y los juegos de computadora se han convertido en una actividad de tiempo libre muy popular para niños, adolescentes y adultos. La literatura reporta efectos favorables y adversos de los juegos frecuentes de videojuegos. Se ha demostrado que los videojuegos pueden mejorar las habilidades visuales relacionadas con la atención.1, 2 e inferencias probabilísticas.3 Además, las mejoras en las funciones ejecutivas cognitivas superiores, como el cambio de tareas, la memoria de trabajo y el razonamiento, se han asociado con mejoras en los juegos en adultos mayores.4

Recientemente, los procesos neuronales subyacentes al juego de videojuegos y los juegos de azar se han estudiado con la neuroimagen funcional. Varios estudios han implicado una implicación del sistema de recompensa cerebral en los juegos y las apuestas por computadora. Por medio de la tomografía por emisión de positrones, el aumento de la liberación de dopamina en el estriado ventral mientras que los juegos de video y una correlación positiva con el rendimiento se ha informado en sujetos sanos.5 Mediante el uso de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI), el desempeño de voluntarios sanos en la tarea de juego de Iowa se ha asociado con aumentos en la actividad dependiente del nivel de oxígeno en sangre (BOLD, por sus siglas en inglés) del estriado ventral.6 La activación del cuerpo estriado dorsal durante el entrenamiento inicial predijo un éxito de aprendizaje posterior en los videojuegos.7

Estos hallazgos asociados al cuerpo estriado en sujetos sanos concuerdan con la observación clínica de que la medicación dopaminérgica en pacientes con Parkinson puede provocar ludopatía y otras conductas adictivas como atracones e hipersexualidad.8 Se ha demostrado una mayor liberación de dopamina en el cuerpo estriado ventral en pacientes de Parkinson con adicción, obsesión y juego en comparación con los pacientes de Parkinson sin estos síntomas.9 Estos hallazgos identifican la función estriatal impulsada por la dopamina como un candidato central que promueve el comportamiento adictivo. Cabe destacar que recientemente se ha demostrado que los jugadores patológicos tienen una mayor liberación de dopamina estriatal mientras pierden dinero,10 una señal biológica que puede dificultar la terminación del juego.

Hay una falta de estudios centrados en los correlatos estructurales de los videojuegos frecuentes. Basados ​​en estudios previos de neuroimagen funcional que enfatizan la participación de la red de recompensa en los videojuegos y, en particular, el estriado ventral, predijimos diferencias volumétricas entre los jugadores de video frecuentes y moderados en las regiones cerebrales relacionadas con la recompensa. Además, predijimos diferencias en el procesamiento de la recompensa neuronal en la IRMf y en el comportamiento del juego evaluado operacionalizado. Basado en hallazgos en el juego patológico,10 predijimos una mayor actividad del cuerpo estriado ventral durante la retroalimentación de la pérdida en los jugadores de video frecuentes.

Probamos a 154 14 adolescentes de un año del proyecto IMAGEN11 incluye un cuestionario que evalúa la frecuencia de los videojuegos, la exploración de imágenes de resonancia magnética estructural, la tarea de Retardo Monetario de Incentivo (MID)12 en fMRI y la Cambridge Gambling Task (CGT13). Durante la tarea MID, los participantes ven señales que indican que pueden ganar o no ganar dinero, luego esperar un período de retraso anticipado variable y, finalmente, responder a un objetivo rápidamente presentado presionando un botón para intentar ganar o evitar perder dinero. Durante la CGT, los participantes hicieron un juicio probabilístico simple entre dos resultados mutuamente exclusivos y luego apostaron a su confianza en esa decisión (detalles en el Material suplementario).

Métodos

Participantes

Un total de 154 sanos adolescentes de 14 años (media = 14.4, sd = 0.32; machos 72, hembras 82) fueron reclutados dentro del alcance del proyecto IMAGEN, un estudio europeo multicéntrico genético-neuroimagen en la adolescencia.11 Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los participantes, así como de sus tutores legales. Los adolescentes fueron reclutados de escuelas secundarias en Berlín. La evaluación fue aprobada por el comité de ética local y los directores de la escuela. Se excluyeron los participantes con una afección médica como un tumor, trastornos neurológicos, epilepsia o trastornos de la salud mental. Todos los sujetos participantes fueron evaluados mediante la autoevaluación y dos calificaciones externas (por sus padres y un psiquiatra especializado en pediatría) según la Clasificación Internacional de Enfermedades-10, así como el Manual diagnóstico y estadístico de trastornos mentales (Desarrollo y bienestar). Siendo entrevista de evaluación, DAWBA14).

Cuestionario y tareas

Se administró un cuestionario exclusivamente en la muestra de Berlín que evalúa el comportamiento de los juegos de computadora (CSV-S15) que comprende las preguntas: "¿Cuántas horas de media juega a videojuegos en un día laborable?" y "¿Cuántas horas de media juega a videojuegos al día durante el fin de semana?". Con base en las horas indicadas, calculamos las horas semanales dedicadas a jugar videojuegos y dividimos el grupo de participantes por la mediana de 9h en frecuenten= 76: 24 hembra, 52 macho) y jugadores de videojuegos poco frecuentes (n= 78: 58 hembra, 20 macho).

Durante fMRI, los participantes realizaron la tarea de Retardo de Incentivo Monetario (MID).12 La tarea MID es una tarea de tiempo de reacción que se ha utilizado para evaluar la actividad cerebral durante la anticipación de recompensa y la retroalimentación de recompensa. En cada uno de los ensayos 66 de 10.s duración, los participantes vieron primero una de las tres señales visuales (250ms) que indica si un objetivo (cuadrado blanco) aparecería posteriormente en el lado izquierdo o derecho de la pantalla y si los participantes podrían ganar puntos 0, 2 o 10 en esta prueba. Después de un retraso variable (4000 – 4500ms), se pidió a los participantes que respondieran presionando el botón izquierdo o derecho tan pronto como se presentara el objetivo (100 – 300ms) en el lado izquierdo o derecho de la pantalla. Anticipar la presión de los botones o presionar los botones después de presionar la presentación del objetivo o presionar incorrectamente los botones, no generó ninguna ganancia. Los comentarios sobre cuántos puntos se ganaron durante la prueba se presentaron para 1450ms despues de la respuesta. La dificultad de la tarea, es decir, la duración del objetivo se ajustó individualmente para que cada participante tuviera éxito en aproximadamente dos tercios de todos los ensayos. Antes de escanear, los participantes completaron una sesión de práctica de 5duración mínima (para más detalles ver Knutson et al.12).

Además, administramos una adaptación de la CGT.13 fuera del escáner, en el que los sujetos hicieron un juicio probabilístico simple entre dos resultados mutuamente excluyentes, y luego apostaron por su confianza en esa decisión. En cada ensayo, al sujeto se le presentó una mezcla de 10 cajas rojas y azules, y tuvo que adivinar el color de la caja que oculta una sola ficha amarilla. La proporción de cajas de colores varió entre 9: 1, 8: 2, 7: 3 y 6: 4 de prueba a prueba, de manera aleatoria. La ubicación de los tokens fue pseudoaleatoria e independiente en cada ensayo. Por lo tanto, en una prueba de 9: 1, la probabilidad fue de 90:10. Luego, los sujetos indicaron su decisión tocando un panel de respuesta etiquetado como "rojo" o "azul" en una pantalla táctil. A continuación, se pidió a los sujetos que hicieran una apuesta sobre la confianza en su decisión, con el fin de aumentar la puntuación en los ensayos. Las posibles apuestas se presentaron en una secuencia ascendente o descendente del 5, 25, 50, 75 y 95% de los puntos en el momento de la decisión. Cada apuesta se presentó por 2s antes de ser reemplazado por la siguiente apuesta. Los sujetos primero completaron 36 intentos con las apuestas presentadas en una secuencia ascendente, y luego 36 en una secuencia descendente, compensadas por orden entre los sujetos. Después de apostar, se proporcionaron comentarios y se mostró la posición de la ficha amarilla. El monto de la apuesta se agregó o se restó al puntaje total del sujeto. Por lo general, tres variables dependientes se derivan de la CGT: la latencia para tomar una decisión, la proporción de ensayos en los que el sujeto elige el color de caja más probable y el porcentaje de puntos apostados en cada decisión.

Procedimiento de escaneo

Las imágenes estructurales se recopilaron en un escáner General Electric 3T (GE Signa EXCITE, Milwaukee, WI, EE. UU.) Y un Siemens Verio 3T (Siemens, Erlangen, Alemania) con una bobina de cabeza estándar de ocho canales. Los participantes medidos en el escáner GE consistieron en jugadores frecuentes de 35 y videojuegos infrecuentes de 30 y jugadores frecuentes de videojuegos 41 y 48 frecuentes medidos en el escáner de Siemens (χ2= 0.91, P= 0.42). Las imágenes se obtuvieron utilizando una secuencia de gradiente-eco preparada con magnetización potenciada con T1 tridimensional (MPRAGE) basada en el protocolo ADNI (http://www.adni-info.org; Escáner GE: tiempo de repetición = 7.16Sra; tiempo de eco = 3.02Sra; ángulo de giro = 8 ° 256 × 256 × 166 matriz, 1.1 × 1.1 × 1.1mm3 tamaño de voxel; Escáner Siemens: tiempo de repetición = 6.9Sra; tiempo de eco = 2.93Sra; ángulo de giro = 9 ° 240 × 256 × 160 matriz, 1.1 × 1.1 × 1.1mm3 tamaño de voxel). Se obtuvieron imágenes funcionales de todo el cerebro en los mismos escáneres utilizando un T2.*imagen ponderada por eco planar (EPI) secuencia sensible al contraste BOLD (tiempo de repetición (TR) = 2200)ms, tiempo de eco (TE) = 30ms, matriz de imagen = 64 × 64, campo de visión (FOV) = 224mm, ángulo de giro = 80 °, grosor de corte = 2.4mm, 1brecha mm, cortes XXUMX casi axiales, alineados con la línea de comisura anterior-posterior). Trescientos volúmenes de imágenes fueron adquiridos durante la tarea MID.

Análisis de datos de morfometría basada en voxel (VBM)

Los datos anatómicos se procesaron mediante la caja de herramientas VBM8 (http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm.html) con los parámetros predeterminados de Gaser y el paquete de software SPM8 (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). La caja de herramientas VBM8 incluye corrección de sesgo, clasificación de tejidos y registro afín. Se utilizaron las segmentaciones afines de materia gris (GM) y de materia blanca (WM) para construir un DARTEL personalizado (registro anatómico difeomorfo a través de álgebra de mentira exponenciada).16) modelo. Luego se crearon segmentos deformados de GM y WM. La modulación se aplicó para preservar el volumen de un tejido particular dentro de un vóxel multiplicando los valores de vóxel en las imágenes segmentadas por los determinantes jacobianos derivados de la etapa de normalización espacial. En efecto, el análisis de datos modulados prueba las diferencias regionales en la cantidad (volumen) absoluta de GM. Finalmente, las imágenes se suavizaron con un kernel de medio ancho de 8 de ancho completo.mm. El análisis estadístico se realizó mediante la comparación de todo el cerebro del volumen GM entre frecuentes (más de 9).h por semana) y jugadores de videojuegos poco frecuentes (menores o iguales a 9h por semana). El sexo, el escáner y el volumen total del cerebro se ingresaron como covariables sin interés. Los mapas resultantes fueron umbrales con P<0.001 y el umbral de extensión estadística se corrigió para múltiples comparaciones y se combinó con una corrección de suavidad no estacionaria.17

Análisis de datos fMRI

El preprocesamiento de los datos de fMRI se realizó utilizando SPM 8 y comprendió la corrección de tiempo de corte, la realineación espacial al primer volumen y la deformación no lineal al espacio MNI. Las imágenes luego se suavizaron con un kernel gaussiano de 5-mm de ancho máximo y media máxima. El modelo contenía el inicio de cada cue y cada presentación de retroalimentación, para permitir análisis separados de anticipación de recompensa y condiciones de retroalimentación de recompensa. Cada ensayo se disolvió con una función de respuesta hemodinámica y los parámetros de movimiento se incluyeron en la matriz de diseño. Para los análisis actuales, estábamos interesados ​​en el contraste que compara la retroalimentación de cualquier tipo de pérdida (pérdida pequeña o grande) con la retroalimentación de no pérdida según los hallazgos de Linnet et al.10 Realizamos un análisis de segundo nivel en el que se compararon los jugadores de video frecuentes e infrecuentes que controlan las variables molestas, el sexo y el escáner. La resultante t-mapas fueron inicialmente umbral con P<0.001 y tamaño de grupo de 10; La corrección de volumen pequeño dentro de la región de cambio estructural en el cuerpo estriado ventral permitió la corrección de errores a nivel familiar con un umbral de P

Resultados

Los participantes jugaron en promedio 1.5h (sd = 1.8) durante días laborables regulares y 2.3h (sd = 2.6) en días durante el fin de semana, en total 12.1h por semana Al dividir la muestra según las horas semanales de videojuegos en frecuentes (n= 76: hembras 24, machos 52) e infrecuentes (n= 78: hembras 58, machos 20) jugadores (mediana 9h) y al contrastar las segmentaciones de GM y WM entre ambos grupos, encontramos una GM del estriado ventral izquierdo más alta significativa para jugadores de video frecuentes contra infrecuentes (P<0.001, corregido para comparaciones múltiples; Coordenada MNI: −9, 12, −5; Figura 1a). Para garantizar que el efecto observado en el estriado ventral no fuera controlado por los diferentes escáneres, repetimos el análisis de los dos escáneres por separado. En línea con los resultados informados, encontramos aumentos en el cuerpo estriado ventral izquierdo (y no en regiones adicionales) en comparación con los jugadores infrecuentes (resultados en Material suplementario). Ninguna región mostró un mayor volumen de GM en infrecuentes en comparación con los jugadores de video frecuentes y no se encontraron diferencias significativas en las segmentaciones de WM. Con el fin de caracterizar una mayor implicación funcional de la región de mayor volumen ventricular estriatal ventral, la correlacionamos con las medidas de comportamiento de la CGT. Una correlación negativa significativa entre el tiempo de deliberación y el volumen del GM estriado izquierdo (r(153) = - 0.22, P<0.01, Bonferroni corregido en P<0.05, Figura 2 y XNUMX) se observó que los participantes con mayor volumen de GM en el estriado ventral fueron más rápidos en la toma de decisiones. Analizamos la actividad cerebral adquirida en el contexto de una tarea de recompensa (MID) y encontramos una mayor actividad en los jugadores de videojuegos frecuentes en comparación con la retroalimentación de pérdida (pequeña y grande) versus la retroalimentación de no pérdida en la tarea MID que se superpone con la región en la que observamos mayor volumen de GM estriado (P<0.001, sin corregir; para corrección de volumen pequeño en el grupo estructural del estriado ventral error familiar P<0.05; Coordenada MNI: −9, 8, 4; Figura 1b). En analogía con la asociación negativa entre el tiempo de deliberación en CGT y el volumen del estriado ventral izquierdo, encontramos una correlación negativa entre el tiempo de deliberación y la retroalimentación de la activación relacionada con la pérdida frente a la pérdida en la tarea MID (r(153) = - 0.25, P<0.01, Bonferroni corregido en P

Figura 1 y XNUMX 

(a) Un mayor volumen de materia gris en jugadores de videojuegos frecuentes frente a infrecuentes en el estriado ventral izquierdo,b) mayor actividad dependiente del nivel de oxígeno en la sangre en jugadores de videojuegos frecuentes frente a infrecuentes durante la retroalimentación de pérdidas pequeñas o grandes en comparación con la retroalimentación ...
Figura 2 y XNUMX 

Diagrama de dispersión que muestra la correlación negativa entre el tiempo de deliberación en la Cambridge Gambling Task (CGT) y (a) volumen de materia gris en el estriado ventral izquierdo y (b) diferencia de señal dependiente del nivel de oxígeno en la sangre (BOLD) entre la retroalimentación de la pérdida ...

Discusión

El hallazgo clave de un mayor volumen en el estriado ventral izquierdo asociado con el juego frecuente de videojuegos está en conformidad conceptual con los hallazgos de una liberación mejorada de dopamina durante el juego.5 y juego excesivo en pacientes de Parkinson debido a la medicación dopaminérgica.8 Se ha demostrado que la liberación estriada de dopamina medida en la tomografía por emisión de positrones se correlaciona con la respuesta BOLD en el estriado.18 y, por lo tanto, sugiere un enlace neuroquímico a los hallazgos de la resonancia magnética funcional que reportan una asociación entre las tareas de juego y la actividad BOLD en el cuerpo estriado.6 Además, la actividad BOLD estriatal se predice por las variantes genéticas del sistema de dopamina.19, 20 Un estudio transversal no puede determinar si las diferencias volumétricas en el estriado ventral entre los jugadores de videojuegos frecuentes y moderados son condiciones previas que conducen a una vulnerabilidad por la preocupación con el juego o si son una consecuencia de la activación prolongada durante el juego. Dos estudios previos sobre la adquisición de habilidades en videojuegos sugieren más bien un papel importante del estriado en las condiciones previas de los videojuegos frecuentes. Erickson et al.21 han encontrado una correlación entre el volumen del cuerpo estriado dorsal y el éxito del entrenamiento posterior en un videojuego. En línea con esto, Vo et al.7 han descrito una asociación entre la activación de fMRI pre-entrenamiento en el estriado y la adquisición de habilidades posteriores durante los videojuegos. Estos hallazgos sugieren la importancia del volumen y la actividad del estriado en la configuración de las preferencias de las habilidades para los videojuegos en lugar de que los cambios del estriado sean la consecuencia de un juego excesivo. Las personas con mayor volumen de estriado ventral pueden experimentar los videojuegos como más gratificantes en primer lugar. Esto, a su vez, podría facilitar la adquisición de habilidades y llevar a una mayor recompensa resultante de jugar.

Aunque no exploramos explícitamente las diferencias entre los juegos patológicos y no patológicos, las diferencias volumétricas en el cuerpo estriado se han asociado previamente con la adicción a las drogas, como la cocaína,22 metanfetamina23 y el alcohol.24 Sin embargo, la dirección de las diferencias reportadas no es inequívoca; algunos estudios reportan aumentos asociados con la adicción, otros reportan reducciones del volumen estriatal muy probablemente debido a los efectos neurotóxicos de algunas drogas de abuso.24 Si las diferencias estriadas observadas en el estudio actual son un efecto de los juegos, los juegos de video podrían plantear una opción interesante para explorar los cambios estructurales en la adicción en estudios futuros en ausencia de sustancias neurotóxicas.

Con el fin de caracterizar funcionalmente la diferencia volumétrica observada, comparamos la actividad BOLD entre jugadores de video frecuentes e infrecuentes durante la retroalimentación de la pérdida en comparación con la retroalimentación de la no pérdida en la tarea MID. Encontramos mayor actividad en los jugadores frecuentes en comparación con los infrecuentes. La activación en el cuerpo estriado ventral se ha asociado con la anticipación y retroalimentación de la recompensa.25 En los jugadores patológicos, se encontró un aumento en la liberación de dopamina en el estriado ventral al perder dinero.10 Dicha respuesta dopaminérgica puede atribuir prominencia de incentivo a señales asociadas con el juego.26 y puede explicar el llamado comportamiento de "persecución de pérdidas" durante el cual los jugadores patológicos continúan apostando a pesar de perder.

Los resultados estructurales y funcionales se referían a las medidas de rendimiento de una tarea de juego de comportamiento, que se administró fuera del escáner. Se encontró una asociación negativa significativa entre el tiempo de deliberación en la colocación de apuestas y el volumen del estriado ventral, así como la actividad funcional durante la retroalimentación de la pérdida frente a la retroalimentación de la no pérdida en el estriado ventral. Esto sugiere que tanto el volumen estriado como la función estriatal median las medidas de comportamiento en el juego. Además, un estudio reciente ha asociado la actividad fMRI del estriado (en particular el núcleo caudado) con la generación rápida del siguiente mejor movimiento en jugadores profesionales de un juego de mesa japonés.27 Además, los tiempos de decisión cortos en una tarea de juego reducen la demora hasta que se recibe la retroalimentación y la recompensa esperada y, por lo tanto, pueden facilitarse y contribuir a una red de recompensa hiperactiva. En los estudios de neuroimagen, la exploración de la actividad del cuerpo estriado de precisión-velocidad se ha relacionado con el establecimiento de criterios.28, 29 En particular, las conexiones anatómicamente más fuertes del córtico-estriado parecen estar asociadas con la capacidad de cambiar de manera flexible los umbrales de respuesta, lo que podría conducir a un comportamiento cauteloso o más riesgoso.30 Por lo tanto, los cambios en el volumen estriatal pueden interactuar con el establecimiento de criterios en la toma de decisiones.

Nuestros resultados tienen implicaciones para la comprensión de la base estructural y funcional del juego de videojuegos excesivo pero no patológico y el papel del cuerpo estriado ventral en la adicción "conductual". Sugieren que la reproducción frecuente de videojuegos está asociada con un mayor volumen en el estriado ventral izquierdo, que a su vez muestra una mayor actividad durante la retroalimentación de la pérdida en comparación con la retroalimentación de la ausencia de pérdida en los jugadores frecuentes. Una correlación negativa entre el tiempo de deliberación en las apuestas y el volumen de GM, así como la activación funcional durante la retroalimentación de la pérdida en el estriado ventral izquierdo, subraya su participación funcional en la toma de decisiones relacionadas con el juego..

AGRADECIMIENTOS

El estudio IMAGEN recibe financiación de investigación del Sexto Programa Marco de la Comunidad Europea (LSHM-CT-2007-037286) y cuenta con el apoyo del Centro de Investigación Biomédica NIHR del Departamento de Salud del Reino Unido 'Salud Mental' y la subvención del programa MRC 'Vías de desarrollo en adolescentes ' abuso de sustancias'. El Berliner Senatsverwaltung 'Implikationen biopsychosozialer Grundlagen der Spielsucht für Prävention und Therapie' Vergabe-Nr proporcionó financiación adicional. 002-2008 / IB 35.

Notas

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Notas a pie de página

Información suplementaria Acompaña el artículo en el sitio web de Translational Psychiatry (http://www.nature.com/tp)

Material suplementario

Información suplementaria 1

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