Commenti: le scansioni fMRI trovano anomalie nel cervello di coloro che hanno un disturbo da dipendenza da Internet.
Chin Med J (Inghilterra). 2010 Jul; 123 (14): 1904-8.
Liu J, Gao XP, Osunde I, Li X, Zhou SK, Zheng HR, Li LJ.
Fonte
Istituto di salute mentale, il secondo Xiangya Hosipital, Central South University, Changsha, Hunan 410011, Cina.
Abstract:
Sfondo:
Il disturbo da addizione Internet (IAD) sta attualmente diventando un serio problema di salute mentale tra gli adolescenti cinesi. La patogenesi della IAD, tuttavia, rimane poco chiara. Lo scopo di questo studio applicato metodo omogeneità regionale (ReHo) per analizzare le caratteristiche funzionali encefaliche di studenti universitari IAD in stato di riposo.
Metodi:
L'immagine risonante magnetica funzionale (fMRI) è stata eseguita in studenti universitari 19 IAD e controlli 19 in stato di riposo. Il metodo ReHo è stato utilizzato per analizzare le differenze tra il ReHo medio in due gruppi.
risultati:
Le seguenti regioni del cervello ReHo aumentate sono state trovate nel gruppo IAD rispetto al gruppo di controllo: cervelletto, tronco cerebrale, giro cingolato destro, parahippocampo bilaterale, lobo frontale destro (giro rettale, giro frontale inferiore e giro medio frontale), giro frontale superiore sinistro, precoce inferiore sinistro , giro postcentrale destro, giro occipitale medio destro, giro temporale inferiore destro, giro temporale superiore sinistro e giro medio temporale. Le regioni del cervello ReHo diminuite non sono state trovate nel gruppo IAD rispetto al gruppo di controllo.
Conclusioni:
Ci sono anomalie nell'omogeneità regionale negli studenti universitari IAD rispetto ai controlli e al miglioramento della sincronizzazione nella maggior parte delle regioni encefaliche. I risultati riflettono il cambiamento funzionale del cervello negli studenti universitari dello IAD. Le connessioni tra l'aumento della sincronizzazione tra cervelletto, tronco cerebrale, lobo limbico, lobo frontale e lobo apicale possono essere relative a percorsi di ricompensa.
L'uso di Internet è aumentato notevolmente negli ultimi anni. I dati del China Internet Network Information Center (a partire da dicembre 31, 2008) hanno mostrato che 298 milioni di persone erano online, di cui 60% erano adolescenti al di sotto degli 30 anni. Con questo numero in ascesa di utenti di Internet, il problema del disturbo da dipendenza da Internet ha attirato molta attenzione da parte di psichiatri, educatori e pubblico. Il disturbo di addizione di Internet sta attualmente diventando un serio problema di salute mentale tra gli adolescenti cinesi. Chou e Hsiao1 hanno riferito che il tasso di incidenza della dipendenza da Internet tra gli studenti universitari di Taiwan era 5.9%. Wu e Zhu2 hanno identificato 10.6% di studenti universitari cinesi come dipendenti da Internet. La patogenesi della IAD, tuttavia, rimane poco chiara.
La RMI a riposo, tuttavia, ha recentemente attirato più attenzione perché ai partecipanti allo studio viene semplicemente chiesto di rimanere immobili e di tenere gli occhi chiusi durante la scansione fMRI. Pertanto, la fMRI a riposo ha il vantaggio pratico dell'applicazione clinica. Nello studio fMRI sullo stato di riposo, un nuovo metodo di omogeneità regionale (ReHo) è stato utilizzato per analizzare il segnale del cervello (dipendente dal livello di ossigeno nel sangue) del cervello. 3 Si spera che lo stato di riposo dell'FMRI consentirà nuove conoscenze patofisiologia di IAD.
METODI
Soggetti
Secondo i criteri YDQ modificati da Beard and Wolf, 3 da luglio 2008 a maggio 2009, 19 IAD (maschi 11 e femmine 8, età media di anni (21.0 ± 1.3) con intervallo da 18 a 25 anni) e 19 sex-matched i soggetti (età media degli anni (20.0 ± 1.8) con intervallo da 18 a 25 anni) sono stati sottoposti a fMRI in stato di riposo presso il nostro ospedale. I soggetti erano tutti destrorsi come misurato dall'inventario di Edimburgo. Nessun soggetto ha assunto farmaci che potrebbero influenzare l'eccitabilità del cervello. Tutti i soggetti hanno avuto un normale esame neurologico. Hanno soddisfatto i seguenti criteri di inclusione: 1) i principali criteri 5 devono essere soddisfatti nel Questionario diagnostico per la dipendenza da Internet (Beard3- "5 + 1 criteri"), e soddisfare uno qualsiasi dei restanti tre criteri. 2) la durata dell'attacco era ≥6 ore al giorno per i mesi 3. 3) funzione sociale significativamente compromessa, tra cui calo delle prestazioni scolastiche, incapace di mantenere il normale apprendimento scolastico. I soggetti non hanno riportato alcuna storia di malattia neurologica della schizofrenia, depressione e dipendenza da sostanze o disturbo psichiatrico. Non ci sono state differenze statisticamente significative tra età, sesso o livello di istruzione tra il gruppo IAD e il gruppo di controllo. Il comitato di ricerca del secondo Xiangya Hosipital affiliato alla Central South University ha approvato lo studio. Tutti i soggetti hanno dato il loro consenso informato scritto per lo studio.
Screening RM
Le immagini sono state acquisite su uno scanner Siemens Tesla Trio Tim 3.0T con gradienti ad alta velocità. La testa del partecipante è stata posizionata con una bobina per la testa standard. L'imbottitura in schiuma è stata fornita per limitare il movimento della testa. In ogni soggetto sono state ottenute immagini assiali pesate in T1 e T2 ad alta risoluzione. Durante la fMRI in stato di riposo, i soggetti sono stati istruiti a tenere gli occhi chiusi, a rimanere immobili o a non pensare a niente in particolare. I seguenti parametri sono stati utilizzati per l'imaging anatomico T1 assialmente: 3080/12 ms (TR / TE), 36 sezioni, matrice 256 × 256, campo visivo di 24 cm (FOV), spessore della sezione di 3 mm e distanza di 0.9 mm, 1 NEX, angolo di ribaltamento = 90. Nelle stesse posizioni delle sezioni anatomiche, le immagini funzionali sono state acquisite utilizzando una sequenza di imaging ecoplanare con i seguenti parametri: 3000/30 ms (TR / TE), 36 sezioni, matrice 64 × 64, campo visivo (FOV) di 24 cm, Spessore della sezione di 3 mm e distanza di 0.9 mm, 1 NEX, angolo di ribaltamento = 90. Ogni scansione fMRI è durata 9 minuti.
analisi statistica
I dati della fMRI di ogni soggetto contenevano 180 punti temporali. I primi cinque punti temporali dei dati fMRI sono stati scartati a causa dell'instabilità del segnale MRI iniziale e dell'adattamento dei partecipanti alla circumatance, lasciando 175 volumi. I restanti 175 volumi sono stati preelaborati utilizzando il software Statistical Parametric Mapping 2 (SPM2) (Università di Londra, Gran Bretagna). Sono stati corretti in slice-time e allineati alla prima immagine di ogni sessione per la correzione del movimento, normalizzati spazialmente su MNI e sono stati levigati con un filtro gaussiano di 8 mm a larghezza intera a metà massimo (FWHM) per ridurre il rumore e le differenze residue in anatomia girale. Tutti i soggetti avevano uno spostamento massimo inferiore a 0.5 mm in X, Y, Z e 1.0 ° di movimento angolare durante l'intera scansione fMRI. Nessun soggetto è stato escluso. È stato applicato un filtro temporale (0.01 Hz <f <0.08 Hz) per rimuovere le derive a bassa frequenza e il rumore fisiologico ad alta frequenza.
Abbiamo utilizzato il coefficiente di concordanza di Kendall (KCC) 4 per misurare l'omogeneità regionale delle serie temporali di un dato voxel con il suo prossimo 26 voxel più vicino in modo voxel. Il KCC può essere calcolato dalla seguente formula:
Dove W è il KCC di un ammasso, compreso tra 0 e 1; Ri è il rango della somma dell'i esimo punto temporale, n è il numero di punti temporali di ciascuna serie temporale voxel (qui n = 175); = ((n + 1)) / 2 è la media dei Ri; k è il numero di voxel nel cluster (qui k = 27). La mappa W individuale è stata ottenuta su base voxel per voxel per ciascun set di dati del soggetto. Il suddetto programma è stato codificato in Matrix Laboratory (MATLAB, MathWorks Inc., Natick, USA)
Per esplorare la differenza ReHo tra IAD e controlli, è stato eseguito un test t di due campioni con effetti casuali di secondo livello sulle singole mappe ReHo in modo voxel per voxel. La mappa statistica risultante è stata impostata su una soglia combinata di P <0.001 e una dimensione minima del cluster di 270 mm3, che si traduce in una soglia corretta di P <0.05.
RISULTATI
Per tutte le materie, non è stato trovato alcun cambiamento patologico significativo con la risonanza magnetica ad alta risoluzione T1 e T2. Il gruppo IAD ha mostrato un aumento delle regioni del cervello in ReHo nello stato di riposo rispetto ai controlli. L'aumento del ReHo era distribuito sul cervelletto, sul tronco cerebrale, sul cingolo destro, sul parahippocampo bilaterale, sul lobo frontale destro (giro rettale, giro frontale inferiore e giro medio centrale), giro frontale superiore sinistro, precoce sinistro, giro postcentrale destro, giro occipitale medio destro , giro temporale inferiore destro, giro temporale superiore sinistro e giro temporale medio. Il ridotto ReHo nel gruppo IAD non è stato trovato (Figura e Tabella).
Figura. Diverse aree del cervello con ReHo aumentato in immagini combinate di IAD e controlli ottenuti dal software SPM2. A: cervelletto. B: tronco encefalico. C: giro cingolato destro. D: parahippocampo destro. E: parahippocampo sinistro. F: giro frontale superiore sinistro. Queste regioni hanno il valore ReHo più alto: IADs> controls. L: sinistra. R: giusto. Il cruciforme blu rappresenta le regioni del cervello di attività. Un test t di un campione è stato eseguito sulle singole mappe ReHo in modo voxel per voxel tra gli IAD ei controlli. I dati dei due gruppi sono stati testati utilizzando il test t a due campioni. La mappa statistica finale è stata impostata su una soglia combinata di P <0.001 e una dimensione minima del cluster di 270 mm3, che si traduce in una soglia corretta di P <0.05.
Tavolo. Regioni cerebrali con un'omogeneità regionale anomala negli IAD rispetto ai controlli
DISCUSSIONE
Metodo ReHo su fMRI
Metodo ReHo, un nuovo modo di analizzare i dati fMRI sotto lo stato di riposo.4 L'ipotesi della teoria di base del metodo ReHo è che un dato voxel è temporalmente simile ai suoi vicini. Misura il ReHo delle serie temporali del segnale BOLD regionale. Pertanto, ReHo riflette l'omogeneità temporale del segnale BOLD regionale piuttosto che la sua densità. ReHo può rilevare l'attività nelle diverse regioni del cervello. Il metodo ReHo è già stato applicato con successo allo studio di Parkinson, Alzheimer, depressione, disturbo da deficit dell'attenzione e iperattività, schizofrenia ed epilessia.5-10 Tuttavia, nessuno ha mai rilevato l'attività cerebrale di IAD usando la fMRI dello stato di riposo.
Caratteristiche e significato delle regioni del cervello ReHo aumentate in IAD rispetto ai controlli
Rispetto ai controlli, il gruppo sperimentale ha rilevato che le regioni ReHo aumentate del cervello erano distribuite sul cervelletto, sul tronco cerebrale, sul cingolo destro, sul parahippocampo bilaterale, sul lobo frontale destro (giro rettale, giro frontale inferiore e giro medio frontale), giro frontale superiore sinistro , precoce sinistro, giro postcentrale destro, giro occipitale medio destro, giro temporale inferiore destro, giro temporale superiore sinistro e giro medio temporale. Rappresenta l'aumento dell'attività nervosa.
Gli studi hanno dimostrato che il cervelletto ha funzioni cognitive di alto livello, 11-12 come la consapevolezza della lingua e così via. Esiste un'estesa connessione funzionale tra il cervelletto e il cervello, che aiuta a regolare l'attività cognitiva, il pensiero e le emozioni in una certa misura. Ci sono articolazioni fibrose tra mesencefalo e cervelletto, cervelletto e talamo, cervelletto e cervello, ad esempio il lobo prefrontale. I ricercatori hanno scoperto le correlazioni tra le anomalie strutturali cerebellari e la manifestazione clinica di alcune malattie mentali.13 Studi hanno trovato in pazienti con schizofrenia che il lobo prefrontale del lobo e il tronco cerebellare-talamo erano indeboliti, ma la connessione del lobo prefrontale del talamo è stata migliorata.14
Il giro cingolato appartenente al sistema limbico si trova nella parte superiore del corpo calloso. Esso, insieme al giro parahippocampale, era considerato una regione di transizione di corteccia eterotipica e neocorteccia, che era anche nota come mesocorteccia. Il cingutato anteriore regola le reazioni e serve da integratore sensoriale nella regolazione della congregazione. La funzione primaria cingolata anteriore è il monitoraggio del conflitto. Il cingolato posteriore era coinvolto nel processo di senso visivo e sensorimotorio.15-18
Il mesencefalo e il sottoprogramma ippocampo svolgono un ruolo importante nel sistema dopaminergico mesolimbico. Il nucleo tegmentale ventrale è una parte importante del percorso della ricompensa e vi sono estese connessioni tra il mesencefalo e il cervelletto, il mesencefalo e il cervello. Il potenziamento della sincronizzazione della reattività del mesencefalo, del cervelletto, del giro del cingolo e del giro parahippocampale è coerente con il percorso di ricompensa dell'aggiunta di sostanza. Ha indicato che, in una certa misura, sono migliorate le connessioni del percorso premiante in IAD.
Lo studio ha rilevato un aumento del ReHo nella regione temporale e nella regione occipitale, che suggerisce la sincronizzazione aumentata nel gruppo IAD rispetto al gruppo di controllo. Ciò può essere causato dal comportamento del tossicodipendente, come contattare frequentemente l'immagine di rete, indulgere nella rumorosa barra internet o nel suono del gioco. Il centro ottico e uditivo, che è stato stimolato ripetutamente per un lungo periodo, diventa facilmente eccitato o ha un'eccitabilità elevata. La principale funzione del lobo temporale è quella di regolare la percezione sensoriale includendo l'elaborazione visiva e uditiva attraverso la corteccia associata primaria e secondaria. L'aumento del ReHo nella corteccia del lobo temporale, funge da fattore di intensificazione positiva per rivelarsi come un tossicodipendente da Internet. I comportamenti ripetitivi che navigano su Internet di IAD meritano ulteriori ricerche.
Con fMRI, Bartzokis et al19 hanno scoperto che il volume del lobo frontale e del lobo temporale erano significativamente ridotti nelle persone dipendenti da cocaina e anfetamina, mentre la materia grigia del lobo temporale nelle persone dipendenti dalla cocaina si riduceva evidentemente con l'aumentare dell'età. Ha indicato che la dipendenza da cocaina può accelerare la riduzione della sostanza grigia del lobo temporale e la riduzione del lobo frontale e del lobo temporale può essere il segno di identificazione del comportamento di dipendenza. La varazione di ReHo nella corteccia del lobo temporale del tossicodipendente di Internet, può essere il primo segnale di cambiamento della struttura del barile e, in una certa misura, può significare l'anormalità della funzione cerebrale. Modell et al20 hanno scoperto l'attivazione tra il nucleo caudato, i corpi striati, il talamencefalo, la corteccia del lobo frontale nell'alcool e il tossicodipendente mediante fMRI. Tremblay e Schultz21 hanno scoperto che la funzione del gyri orbitale del lobo frontale e della ricompensa erano correlate, e il danno al giro orbitale del lobo frontale poteva portare a una riduzione dell'inibizione e dell'impulso.
Rispetto alla persona normale, l'aumento del ReHo in alcune regioni del lobo frontale e del lobo parietale rivela una sincronizzazione avanzata rispetto a quella normalmente vista. La corteccia del lobo frontale, che è la regione neocorteccia più complessa e altamente evoluta, accetta le fibre nervose afferenti dal lobo parietale, dal lobo temporale, dal lobo occipitale e dalla corteccia sensoriale di associazione latero vicino a Brodman 1, 2 e 3, nonché come corteccia limbo latero-associazione, tra cui cingulate gyrus, giro parahippocampal e le cui fibre nervose efferenti proiettano allo striato e al ponte. È l'area cerebrale essenziale per il controllo dell'impulso. 22-24
Vari studi hanno trovato che il lobo parietale aveva una relazione concertata con il compito visuospaziale. Il cambiamento di posizione dell'oggetto in questione poteva portare ad una forte attivazione della corteccia parietale superiore su entrambi i lati. 25,26 Con fMRI, Zheng et al27 scoprirono che il lobo apicale aveva un ruolo dominante ruolo quando il cervello si occupava di memoria a breve termine. La neuroanatomia ha scoperto che il lobo prefrontale dorsale accettava la proiezione della fibra di associazione dal lobo apicale e la corteccia visiva primaria trasmetteva le caratteristiche spaziali (nelle informazioni visive trasformate dal percorso visivo) alla corteccia associata del lobo apicale e formava la percezione spaziale a lo stesso tempo. Infine, l'informazione spaziale integrata viene trasmessa al lobo prefrontale dorsale per formare memoria spaziale. In una parola, l'informazione visiva ha completato l'elaborazione della relazione posizionale e spaziale nella corteccia posteriore superiore per via dorsale.28
Sulla base della letteratura disponibile e dei risultati di questo esperimento, riteniamo che le immagini e il suono siano inseriti da determinati percorsi di conduzione uditiva e visiva. Sensi concreti come il colore, la posizione spaziale relativa e la percezione dello spazio sono formati nel lobo parietale. Alla fine, i segnali si sono diffusi al lobo frontale per continuare l'elaborazione come la prossima decisione, pianificazione ed esecuzione. La frequente attivazione di queste regioni encefaliche dei dipendenti da Internet porta al miglioramento della sincronizzazione in queste regioni. Il potenziamento della sincronizzazione tra cervelletto, tronco cerebrale, lobo limbico, lobo frontale e lobo apicale può essere associato a percorsi di ricompensa e i suoi meccanismi concreti devono essere confermati da ulteriori studi.
In conclusione, questa ricerca ha applicato il metodo fMRI a riposo per raccogliere dati e il metodo ReHo per analizzare i dati. Abbiamo scoperto che c'erano anomalie nell'omogeneità regionale negli studenti universitari IAD rispetto al gruppo di controllo. C'è un miglioramento della sincronizzazione nella maggior parte delle regioni del cervello. I risultati riflettono il cambiamento funzionale del cervello negli studenti del college IAD e il miglioramento della sincronizzazione tra cervelletto, tronco cerebrale, lobo limbico, lobo frontale, lobo apicale può essere rilevante per premiare i percorsi. Questo studio fornisce un nuovo metodo e un'idea per studiare l'eziologia della IAD e conferma la possibilità di applicare ReHo agli studi IAD preclinici e clinici allo stesso tempo.
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