Observacións: a análise de fMRI atopa anormalidades no cerebro das persoas con trastorno de adicción a Internet.
Chin Med J (Engl). 2010 Xullo; 123 (14): 1904-8.
Liu J, Gao XP, Osunde I, Li X, Zhou SK, Zheng HR, Li LJ.
fonte
Instituto de Saúde Mental, o segundo Xiangya Hosipital, a Universidade Central do Sur, Changsha, Hunan 410011, China.
Resumo:
Antecedentes:
O trastorno de adición a Internet (IAD) está a converterse nun grave problema de saúde mental entre os adolescentes chineses. Non obstante, a patoxénese do IAD aínda non está clara. O obxectivo deste estudo é aplicar o método de homoxeneidade rexional (ReHo) para analizar a característica funcional encefálica dos estudantes universitarios IAD en estado de repouso.
Métodos:
A imaxe de resonancia magnética funcional (fMRI) realizouse en estudantes universitarios 19 IAD e controis 19 en estado de repouso. O método ReHo foi usado para analizar as diferenzas entre o ReHo medio en dous grupos.
Resultados:
Atopáronse as seguintes rexións cerebrais de ReHo en grupo de DIA en comparación co grupo control: cerebelo, tronco cerebral, xiro cingulado dereito, parahippocampo bilateral, lobo frontal dereito (xiro rectal, xiro frontal inferior e xiro central frontal), xiro frontal esquerdo superior, precuneo esquerdo xiro postcentral dereito, xiro occipital medio dereito, xiro temporal temporal inferior dereito, xiro temporal temporal superior e xiro temporal medio. As rexións cerebrais ReHo diminuídas non se atoparon no grupo IAD en comparación co grupo control.
Conclusións:
Hai anomalías na homoxeneidade rexional nos estudantes universitarios IAD en comparación cos controis e pódese atopar o aumento da sincronización na maioría das rexións encefálicas. Os resultados reflicten o cambio funcional do cerebro nos estudantes universitarios do DAI. As conexións entre o aumento da sincronización entre o cerebelo, o tronco cerebral, o lóbulo límbico, o lóbulo frontal eo lóbulo apical poden ser relativos para recompensar as vías.
O uso de Internet aumentou considerablemente nos últimos anos. Os datos do Centro de información de rede por Internet de China (a partir de decembro 31, 2008) mostraron que millóns de persoas 298 foran en liña, das cales 60% eran adolescentes por baixo de 30 anos. Con este crecente número de usuarios de Internet, o problema do trastorno de adicción a Internet chamou a atención dos psiquiatras, educadores e público. O trastorno de adición a Internet está a converterse nun grave problema de saúde mental entre os adolescentes chineses. Chou e Hsiao1 informaron de que a taxa de incidencia de adicción a Internet entre os estudantes universitarios de Taiwán era 5.9%. Wu e Zhu2 identificaron 10.6% de estudantes universitarios chineses como adictos a Internet. Non obstante, a patoxénese do IAD aínda non está clara.
O fMRI de estado en repouso, con todo, atraeu máis atención recentemente porque os participantes do estudo reciben instrucións simplemente de permanecer inmóbiles e manter os ollos pechados durante a exploración por fMRI. Polo tanto, o fMRI en estado de repouso ten a vantaxe práctica da aplicación clínica. No presente estudo de fMRI en estado de repouso, empregouse un método de homoxeneidade rexional recentemente informado (ReHo) para analizar o sinal dependente do nivel de osíxeno no sangue (BOLD) do cerebro. fisiopatoloxía do IAD.
MÉTODOS
Temas
De acordo cos criterios YDQ modificados por Beard e Wolf, 3 a partir de xullo 2008 ata 2009 XAD, 19 IAD (machos 11 e femias 8; idade media de (21.0 ± 1.3) anos con intervalos de 18 a 25 anos) os suxeitos (idade media de (19 ± 20.0) anos con intervalos de 1.8 a 18 anos) foron sometidos a fMRI en estado de repouso no noso hospital. Os temas eran diestros, segundo o Inventario de Edimburgo. Ningún suxeito tomou medicamentos que puidesen afectar a excitabilidade do cerebro. Todos os suxeitos tiveron un exame neurolóxico normal. Cumpriron os seguintes criterios de inclusión: 25) os principais criterios 1 deben cumprirse no Cuestionario de diagnóstico para a adicción a Internet (Beard5 - "3 + 5 criteria") e atender a calquera dos tres criterios restantes. 1) a duración do ataque foi ≥2 horas ao día para 6 meses. 3) función social significativamente prexudicada, incluíndo o descenso no rendemento académico, incapaz de manter a aprendizaxe normal da escola. Os suxeitos non informaron de enfermidades neurolóxicas de esquizofrenia, depresión e dependencia de substancias ou trastorno psiquiátrico. Non houbo diferenza estatisticamente significativa na idade, sexo ou niveis educativos entre o grupo IAD eo grupo control. O Comité de Investigación da Segunda Xiangya Hosipital afiliado á Central South University aprobou o estudo. Todos os suxeitos deron o consentimento informado por escrito para o estudo.
Control de resonancia magnética
As imaxes foron adquiridas nun escáner Siemens Tesla Trio Tim de 3.0 T con degradados de alta velocidade. A cabeza do participante colocouse cunha bobina estándar. Proporcionouse recheo de espuma para restrinxir o movemento da cabeza. Obtivéronse imaxes ponderadas axiais de alta resolución T1 e T2 en todos os suxeitos. Durante a resonancia magnética en RM, os suxeitos recibiron instrucións de que mantivesen os ollos pechados, para que non permanecesen inmóbiles nada particular. Usáronse os seguintes parámetros para a imaxe anatómica T1 axialmente: 3080/12 ms (TR / TE), 36 franxas, matriz de 256 × 256, campo de visión de 24 cm (FOV), espesor de sección de 3 mm e espazo de 0.9 mm, 1 NEX, ángulo de xiro = 90. Nas mesmas localizacións das franxas anatómicas, as imaxes funcionais adquiríronse mediante unha secuencia de imaxe ecoplanar cos seguintes parámetros: 3000/30 ms (TR / TE), 36 franxas, matriz de 64 × 64, campo de visión de 24 cm (FOV), Espesor de sección de 3 mm e fenda de 0.9 mm, 1 NEX, ángulo de rotación = 90. Cada exploración fMRI durou 9 minutos.
Análise estatística
Os datos da resonancia magnética magnética de cada tema contiñan 180 puntos de tempo. Descartáronse os primeiros cinco puntos de tempo dos datos de resonancia magnética magnética debido á inestabilidade do sinal inicial de resonancia magnética e á adaptación dos participantes á circunscancia, deixando 175 volumes. Os 175 volumes restantes foron preprocesados mediante o software Statistical Parametric Mapping 2 (SPM2) (Universidade de Londres, Gran Bretaña). Corrixíronse por tempo e aliñáronse coa primeira imaxe de cada sesión para a corrección do movemento, normalizáronse espacialmente a MNI e suavizáronse cun filtro gaussiano de 8 mm de ancho completo á metade máximo (FWHM) para reducir o ruído e as diferenzas residuais en anatomía xiral. Todos os suxeitos tiveron un desprazamento máximo inferior a 0.5 mm en X, Y, Z e 1.0 ° de movemento angilar durante todo o exame por resonancia magnética. Non se excluíron asuntos. Aplicouse un filtro temporal (0.01Hz <f <0.08HZ) para eliminar derivas de baixa frecuencia e ruído fisiolóxico de alta frecuencia.
Usamos o coeficiente de concordancia (KCC) 4 de Kendall para medir a homoxeneidade rexional das series temporais dun determinado voxel co seu voxel veciño máis próximo 26 dun xeito voxel. O KCC pódese calcular coa seguinte fórmula:
Onde W é o KCC dun cúmulo, oscilou entre 0 e 1; Ri é o rango da suma do ith punto de tempo, n é o número de puntos de tempo de cada serie temporal de voxel (aquí n = 175); = ((n + 1)) / 2 é a media dos Ri; k é o número de voxels no clúster (aquí k = 27). O mapa W individual obtívose en base voxel por voxel para cada conxunto de datos do suxeito. O programa anterior codificouse en Matrix Laboratory (MATLAB, MathWorks Inc., Natick, EUA)
Para explorar a diferenza ReHo entre os IAD e os controis, realizouse unha proba t de dúas mostras de efecto aleatorio de segundo nivel nos mapas ReHo individuais de xeito voxel por voxel. O mapa estatístico resultante estableceuse nun limiar combinado de P <0.001 e un tamaño mínimo de cúmulo de 270 mm3, o que resulta nun corretado o limiar de P <0.05.
RESULTADOS
Para todos os suxeitos, non se atopou un cambio patolóxico significativo coa RM de T1 e T2 con alta resolución. O grupo IAD mostrou un aumento das rexións cerebrais en ReHo no estado de descanso en comparación cos controis. O aumento de ReHo foi distribuído no cerebelo, tronco cerebral, xiro cingulado dereito, parahippocampo bilateral, lobo frontal dereito (xiro rectal, xiro frontal inferior e xiro frontal medio), xiro frontal superior esquerdo, precuneo esquerdo, xiro postcentral dereito, xiro occipital medio dereito xiro temporal inferior dereito, xiro temporal temporal superior e xiro temporal medio. Non se atopou o grupo diminuído de ReHo en IAD (figura e táboa).
Figura. Diferentes áreas do cerebro con maior ReHo en imaxes combinadas de DIA e controis obtidas polo software SPM2. A: cerebelo. B: tronco cerebral. C: xiro cingulado dereito. D: parahippocampo dereito. E: parahippocampo esquerdo. F: xiro frontal superior esquerdo. Estas rexións teñen o maior valor ReHo: IADs> controis. L: esquerda. R: certo. O cruciforme azul representa as rexións cerebrais de actividade. Realizouse unha proba t dunha mostra nos mapas ReHo individuais de xeito voxel por voxel entre os DIA e os controis. Os datos dos dous grupos foron probados mediante proba de dúas mostras. O mapa estatístico final estableceuse nun limiar combinado de P <0.001 e un tamaño mínimo de cúmulo de 270 mm3, o que resulta nun limiar corrixido de P <0.05.
Táboa. Rexións cerebrais con homoxeneidade rexional anormal nos IADs comparados cos controis
Conversa
Método ReHo sobre fMRI
Método ReHo, unha nova forma de analizar os datos de fMRI baixo o estado de descanso. 4 A hipótese da teoría básica do método ReHo é que un voxel dado é semellante ao dos seus veciños. Mide o ReHo da serie temporal da sinal de BOLD rexional. Polo tanto, ReHo reflicte a homogeneidade temporal do sinal rexional BOLD en lugar da súa densidade. ReHo pode detectar a actividade nas diferentes rexións cerebrais. O método de ReHo xa se aplicou con éxito ao estudo de Parkinson, Alzheimer, depresión, trastorno por déficit de atención, esquizofrenia e epilepsia. 5-10 Con todo, ningunha detectou a actividade cerebral do IAD usando fMRI en estado de repouso.
Características e significado das maiores rexións cerebrais de ReHo no IAD en comparación cos controis
Comparado cos controis, o grupo de experimentos descubriu que as rexións cerebrais aumentadas de ReH foron distribuídas sobre o cerebelo, tronco cerebral, xiro cingulado dereito, parahippocampo bilateral, lobo frontal dereito (xiro rectal, xiro frontal inferior e xiro frontal medio), xiro frontal superior esquerdo , precuneo esquerdo, xiro postcentral dereito, xiro occipital medio dereito, xiro temporal inferior dereito, xiro temporal temporal superior e xiro temporal medio. Representa o aumento da actividade nerviosa.
Os estudos demostraron que o cerebelo ten unhas funcións cognitivas de alto nivel, 11-12, como a conciencia da linguaxe e así por diante. Hai unha extensa conexión funcional entre o cerebelo eo cerebro, o que axuda a regular a actividade cognitiva, o pensamento e as emocións ata certo punto. Hai unión fibrosa entre o mesencefalo eo cerebelo, o cerebelo e o tálamo, o cerebelo e o cerebro, por exemplo, o lóbulo prefrontal. Os investigadores descubriron as correlacións entre anomalías estruturais do cerebelo e a manifestación clínica de certas enfermidades mentais. Os estudos de 13 atoparon en pacientes con esquizofrenia que o cerebro do lobo prefrontal e as conexións do cerebelo-tálamo debilitáronse, pero a conexión de lóbulo-prefrontal do tálamo foi reforzada.
O xiro cingulado pertencente ao sistema límbico está situado na parte superior do corpo calloso. Considérase que, xunto co xiro paraipocampal, era unha rexión de transición do córtex heterotípico e do neocórtex, que tamén era coñecido como o mesocortex. O cingutato anterior regula as reaccións e serve como un integrador sensorial na regulación da congnición. A función primaria cingulada anterior é o seguimento do conflito. O cingulado posterior estivo implicado no proceso de sentido visual e sensorimotor.15-18
O mesencéfalo eo hipocampo subículo xogan un papel impotente no sistema dopaminérgico mesolímbico. O núcleo tegmental ventral é unha parte importante do camiño de recompensa e hai conexións extensas entre o mesencéfalo eo cerebelo, e o mesencéfalo e o cerebro. A mellora da sincronización da reactividade do mesencéfalo, cerebelo, xiro cingulado e xiro parahipopocampal é consistente coa vía gratificante de adición de substancias. Indicou que, ata certo punto, as conexións dun camiño gratificante no IAD melloraron.
O estudo atopou un aumento de ReHo na rexión temporal e na rexión occipital, o que suxire a sincronización elevada no grupo IAD que o grupo control. Isto pode ser causado polo comportamento do adicto, como pór en contacto con imaxes da rede con frecuencia, entregándose ao bar de Internet ruidoso ou no son do xogo. O centro óptico e auditivo, que foi estimulado repetidamente durante moito tempo, convértese facilmente en excitábel ou elevado. A principal función do lóbulo temporal é regular a percepción dos sentidos, incluíndo o procesamento visual e auditivo a través do córtex asociado primario e secundario. O aumento de ReHo no córtex do lóbulo temporal, serve como factor de intensificación positivo para revelarse a si mesmo como un adicto a Internet. Os comportamentos repetitivos que navegan por internet do IAD merecen máis investigacións.
Por fMRI, Bartzokis et al19 descubriu que o volume do lóbulo frontal e do lóbulo temporal reducíronse significativamente nas persoas dependentes de cocaína e anfetamina, mentres que a materia gris do lobo temporal en persoas dependentes de cocaína reducíase obviamente co aumento da idade. Indicou que a dependencia da cocaína pode acelerar a redución da materia gris do lóbulo temporal, ea redución do lóbulo frontal e do lóbulo temporal pode ser o marcador de identificación do comportamento da adicción. A variación de ReHo no córtex do lóbulo temporal do adicto a Internet, pode ser o primeiro signo de cambiar a estrutura do barín, e en certa medida pode significar a anormalidade da función cerebral. Modell et al20 descubriu a activación entre o núcleo caudado, corpora striata, thalamencephal, cortiza do lóbulo frontal no alcohol e drogodependentes por fMRI. Tremblay e Schultz21 atoparon que a función do gyri orbital do lóbulo frontal e da recompensa relacionada, eo dano ao gyri orbital do lóbulo frontal podería conducir a diminución da inhibición e impulso.
Comparado coa persoa normal, o aumento de ReHo en certas rexións do lóbulo frontal e do lóbulo parietal revela unha sincronización avanzada do que se ve normalmente. A cortiza do lóbulo frontal, que é a rexión neocórtex máis complexa e altamente evolucionada, acepta as fibras nerviosas aferentes do lóbulo parietal, do lóbulo temporal, do lóbulo occipital e do córtex da asociación latero sensorial preto de Brodman 1, 2 e 3. como córtex de asociación latero límbico, incluído o xiro cingulado, o xiro parahipopocampal e cuxas fibras nerviosas eferentes proxectan ao estriado e ao pons. É a área esencial do cerebro para o control da impulsión. 22-24
Varios estudos atoparon que o lóbulo parietal tiña unha relación concertada coa tarefa visuospacial. O cambio de posición do obxecto en cuestión podería conducir a unha forte activación do córtex parietal superior en ambos os dous lados.25,26 Por fMRI, Zheng et al27 descubriu que o lobo apical xogaba un papel dominante papel cando o cerebro trataba de memoria a curto prazo. A neuroanatomía atopou que o lóbulo prefrontal dorsal aceptou a proxección da fibra asociativa do lóbulo apical, e a cortiza visual primaria transmitiu as características espaciais (na información visual transformada pola vía visual) ao córtex asociado do lóbulo apical e formou a percepción espacial en ao mesmo tempo. Finalmente, a información espacial integrada transmítese ao lóbulo prefrontal dorsal para formar memoria espacial. Nunha palabra, a información visual completou o procesamento da relación posicional e espacial no córtex posterior superior por vía dorsal.
Con base na literatura dispoñible e os resultados deste experimento, cremos que as imaxes e son son introducidos por certas vías de condución auditiva e visual. Nos lóbulos parietales forman sentidos concretos como a cor, a posición espacial relativa e a percepción do espazo. Ao final, os sinais esténdense ao lóbulo frontal para continuar o procesamento, como a seguinte decisión, planificación e execución. A frecuente activación destas rexións encefálicas dos adictos a Internet conduce á mellora da sincronización nestas rexións. O aumento da sincronización entre o cerebelo, o tronco cerebral, o lóbulo límbico, o lóbulo frontal e o lóbulo apical pode estar asociado con vías de recompensa, e os seus mecanismos concretos deben ser confirmados por máis estudos.
En conclusión, esta investigación aplicou o método de fMRI en estado de repouso para recoller datos e o método ReHo para analizar datos. Descubrimos que existían anomalías na homoxeneidade rexional nos estudantes universitarios do IAD en comparación co grupo control. Hai unha mellora da sincronización na maioría das rexións cerebrais. Os resultados reflicten o cambio funcional do cerebro nos estudantes universitarios do IAD e pode mellorar a sincronización entre o cerebelo, o tronco cerebral, o lóbulo límbico, o lóbulo frontal, o lobo apical. Este estudo proporciona un novo método e idea para estudar a etioloxía do IAD e confirma a posibilidade de aplicar ReHo aos estudos preclínicos e clínicos do IAD ao mesmo tempo.
Referencias
1. Chou C, Hsiao MC. Adicción a Internet, uso, gratificación e experiencia de pracer: o caso dos estudantes universitarios de Taiwán. Comput Educ 2000; 35: 65-80.
2. Wu HR, Zhu KJ. Análise de rutas sobre factores relacionados que causan trastorno de adicción a Internet nos estudantes universitarios Chin J Pub Health (Chin) 2004; 20: 1363-1364.
3. Beard KW, Wolf EM. Modificación dos criterios de diagnóstico propostos para a adicción a Internet. Cyberpsychol Behav 2001; 4: 377-383.
4. Zang Y, Jiang T, Lu Y, He Y, Tian L. Aproximación á homoxeneidade rexional á análise de datos fMRI. NeuroImage 2004; 22: 394-400.
5. Wu T, Long X, Zang Y, Wang L, Hallett M, Li K, et al. Cambios rexionais de homoxeneidade en pacientes con enfermidade de Parkinson. Hum Brain Mapp 2009; 30: 1502-1510.
6. Liu Y, Wang K, Yu C, He Y, Zhou Y, Liang M, et al. Homoxeneidade rexional, conectividade funcional e marcadores de imaxe da enfermidade de Alzheimer: unha revisión de estudos de resonancia magnética fMRI. Neuropsicoloxía 2008; 46: 1648-1656.
7. Tian LX, Jiang TZ, Liang M, Zang Y, He Y, Sui M, et al. Actividades do cerebro melloradas en estado de repouso en pacientes con TDAH: un estudo de fMRI. Brain Dev 2008; 30: 342-348.
8. Yuan Y, Zhang Z, Bai F, Yu H, Shi Y, Qian Y, et al. Actividade neural anormal nos pacientes con depresión xeriátrica remitida: un estudo de imaxe por resonancia magnética funcional en estado de repouso. J Afectar a desorde 2008; 111: 145-152.
9. Liu H, Liu Z, Liang M, Hao Y, Tan L, Kuang F, et al. Diminución da homoxeneidade rexional na esquizofrenia: un estudo de imaxe por resonancia magnética funcional en estado de repouso. Neuroreport 2006; 17: 19-22.
10. Yu HY, Qian ZY, Zhang ZQ, Chen ZL, Zhong Y, Tan QF, et al. Estudo da actividade cerebral baseada na aritmética de amplitude de flutuación de baixa frecuencia por fMRI durante a tarefa de cálculo mental. Acta Biophysica Sinica 2008; 24: 402-407.
11. Katanoda K, Yoshikawa K, Sugishita M. Un estudo de resonancia magnética funcional sobre os sustratos neurais para a escritura. Hum Brain Mapp 2001; 13: 34-42.
12. Preibisch C, Berg D, Hofmann E, Solymosi L, Naumann M. Patróns de activación cerebral en pacientes con calambres de escritor: un estudo de imaxe de resonancia magnética funcional. J Neurol 2001; 248: 10-17.
13. Wassink TH, Andreasen NC, Nopoulos P, Flaum M. Morfoloxía cerebelosa como predictor de síntomas e resultado psicosocial na esquizofrenia. Biol Psychiatry 1999; 45: 41-48.
14. Schlosser R, Gesierich T, Kaufmann B, Vucurevic G, Hunsche S, Gawehn J, et al. Conectividade efectiva alterada durante o rendemento da memoria de traballo na esquizofrenia: un estudo con modelaxe de fMRI e ecuacións estruturais. NeuroImage 2003; 19: 751-763.
15. Badre D, Wagner AD. Selección, integración e seguimento de conflitos; avaliar a natureza e xeneralidade dos mecanismos de control cognitivo prefrontal. Neurón 2004; 41: 473-487.
16. TS máis valente, Barch DM, Gray JR, Molfese DL, Snyder A. Cortex cingulado anterior e conflito de resposta: efectos de frecuencia, inhibición e erros. Cereb Cortex 2001; 11: 825-836.
17. Barch DM, TS corto, Akbudak E, Conturo T, Ollinger J, Snyder A. Cortex cingulado anterior e conflito de resposta: efectos da modalidade de resposta e dominio de procesamento. Cereb Cortex 2001; 11: 837-848.
18. Bush G, Frazier JA, Rauch SL, Seidman LJ, Whalen PJ, Jenike MA, et al. A disfunción cingulada anterior no trastorno de déficit de atención / hiperactividade revelada polo fMRI e o Stroop de conteo. Biol Psychiatry 1999; 45: 1542-1552.
19. Bartzokis G, Beckson M, Lu PH, Edwards N, Rapoport R, Wiseman E, et al. Redución do volume cerebral relacionada coa idade en adictos á anfetamina e cocaína e controis normais: implicacións na investigación da adicción. Psiquiatría Res 2000; 98: 93-102.
20. Modell JG, Mountz JM, Beresford TP. Implicación dos ganglios basais / estrítico límbico e talamocortical no desexo e perda de control no alcoholismo. J Neuropsychiatry Clin Neurosci 1990; 2: 123-144.
21. Tremblay A, Schultz W. Preferencia de recompensa relativa no córtex orbitofrontal dos primates. Natureza 1999; 398: 704-708.
22. Robbins TW. Química da mente: modulación neuroquímica da función cortical prefrontal. J Comp Neurol 2005; 493: 140-146.
23. Hester R, Garavan H. Disfunción executiva na adicción á cocaína: evidencia dunha actividade frontal, cingulada e cerebelosa discordante. J Neurosci 2004; 24: 11017-11022.
24. Berlin HA, Rolls ET, Kischka U. Sensibilidade de impulso, percepción do tempo, emoción e reforzo en pacientes con lesións orbitofrontales do córtex. Cerebro 2004; 127: 1108-1126.
25 Sack AT, Hubl D, Prvulovic D, Formisano E, Jandl M, Zanella FE, et al. Brain Res Cogn Brain Res 2002; 13: 85-93.
26. Vandenberghe R, Gitelman DR, Parrish TB, Mesulam MM. Especificidade funcional da mediación superior parietal do cambio espacial. Neuroimaxe 2001; 14: 661-673.
27. Zheng JL, Wu YM, Shu SY, Liu SH, Guo ZY, Bao XM, et al. Papel dos lóbulos parietales na cognición da memoria espacial en voluntarios sans. Tianjin Med J (Chin) 2008; 36: 81-83.
28. Rao SC, Rainer G, Miller EK. Integración do que e onde no córtex prefrontal dos primates. Ciencia 1997; 276: 821-824.
;