ビデオゲームプレイが脳の微細構造特性に及ぼす影響:横断的および縦断的分析(2016)

分子精神 事前のオンライン出版5年2016月10.1038日。 土井:2015.193 / mp.XNUMX

H竹内1、Yタキ1,2,3、H橋爪4、浅野和5、M浅野6、Yサッサ1、横田米軍基地1、Y琴崎7、Rノウチ8 とR川島2,9,10

  1. 1東北大学加齢医学研究所発達発達神経科学部門、仙台
  2. 2東北大学東北医療メガバンク機構、地域医療支援部、医療ニューロイメージング解析部門、仙台、日本
  3. 3東北大学加齢医学研究所核医学放射線医学部、仙台
  4. 4京都大学研究管理室
  5. 5福島県立医科大学医学部医学産業トランスレーショナルリサーチセンター神経内科
  6. 6国立精神神経センター、東京、小児および青年の精神衛生学科
  7. 7福島県立医科大学医学部医学産業トランスレーショナルリサーチセンター臨床研究部門
  8. 8東北大学国際防災科学研究所人間社会反応研究部、仙台、日本
  9. 9東北大学加齢医学研究所機能脳イメージング学科、仙台、日本
  10. 10東北大学加齢医学研究所、スマートエイジング国際研究センター、仙台、日本

対応:竹内博士、東北大学加齢医学研究所、発達認知神経科学部門、4-1仙台町青葉区青陵区、980-8575、日本 Eメール: [メール保護]

19年2015月8日受領。 2015年21月2015日改訂。 XNUMX年XNUMX月XNUMX日受理
事前オンライン出版5年2016月XNUMX日

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抽象

ビデオゲームプレイ(VGP)は、多数の優先効果と非優先効果に関連付けられています。 ただし、子供の微細構造特性、特にVGPの負の心理的結果に関連するものの発達に対するVGPの影響は、現在まで特定されていません。 この研究の目的は、横断的および長期的な前向き分析を通じてこの問題を調査することでした。 ヒトの現在の研究では、拡散テンソル画像平均拡散率(MD)測定を使用して微細構造特性を測定し、114男の子と126ガールのVGPの量との断面相関を調べました。 3.0男児と0.3女児で95±94(sd)年後に発生したVGPの量とMDの縦方向の変化との相関関係も評価しました。 交絡因子を修正した後、VGPの量は左中部、下前部、および軌道前頭皮質のMDの増加と関連していることがわかりました。 左淡lid球; 左被殻; 左海馬; 左尾状核; 右被殻; 右の島; 断面分析と縦断分析の両方で視床。 知能指数のタイプに関係なく、左視床、左海馬、左被殻、左島、および左ヘシュル回の領域での高いMDは、より低い知能と関連していた。 また、断面分析と縦断分析の両方で、VGPの量と言語知能の低下との関連を確認しました。 結論として、VGPの増加は、広範な脳領域および言語知能における微細構造の発達遅延と直接的または間接的に関連しています.

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概要

ビデオゲームプレイ(VGP)は、現代の子供たちの間でますます普及しています。1 VGPは、多数の優先効果と非優先効果に関連付けられています。 VGPと特定の種類の視覚認知の改善との因果関係は比較的よく確立されています。2 一方、VGPのマイナスの影響には、言語記憶、ある種の注意、睡眠、学習、知識に対する影響が含まれます。2, 3, 4 さらに、イメージング研究では、VGPはドーパミン作動性システムで実質的なドーパミン放出を引き起こすことが示されました5 同様に中毒。6

過去の横断的研究により、ビデオゲームやプロのオンラインゲーマーを大量にプレイする子供は、背外側前頭前野(PFC)、前頭眼野、および同様の領域で、皮質の厚さおよび局所灰白質の増加を示したことが明らかになりました。7, 8, 9 しかし、今日まで、子供の微細構造特性の発達に対するVGPの影響、特にVGPの負の心理的結果に関連するものは特定されていません。 この研究の目的は、横断的および長期的な前向き分析を通じてこの問題を調査することでした。 縦断的前向き観察研究デザインを使用して、言語機能の長期的な発達障害や長いVGPによるドーパミンシステムの変化など、VGPの負の結果に焦点を当てることができます。 これらの問題は、管理された短期介入研究では倫理的かつ実践的に調査することはできません。

拡散テンソルイメージングの平均拡散率(MD)および分数異方性(FA)測定10 さまざまな脳の微細構造特性を測定できます。 特に、 MDが低いと組織密度が高くなります, 細胞構造の存在の増加など。 MDに影響を与える可能性のあるメカニズムには、毛細血管、シナプス、スパイン、および高分子タンパク質が含まれます。 ミエリン、膜および軸索の特性; ニューロンまたはグリアの形状; または組織組織の強化、しかしMDはそれらのいずれにも特に敏感ではない.10, 11 MDの変化は、神経可塑性に独特に敏感であることが示されています.11, 12 I特に、ドーパミン作動性システムのMDは、病理学的、薬理学的および認知の違いまたはドーパミンに関連する変化に非常に敏感であることが示されています。12, 13, 14, 15 一方、FAは脳の接続性に関連する微細構造特性と比較的強く関連しており、軸索膜の厚さ、直径、および/または軸索の平行組織の量の増加に敏感であることが知られており、神経のプロセスも反映する可塑性.10, 16 したがって、本研究ではこれらの手段を活用しました。

前述の以前のVGPの心理学的および神経画像研究に基づいて、VGPはPFCの領域でこれらの神経メカニズムに影響を与え、言語プロセスに関与する上頭側頭および下前頭回を残したと仮定しました。17 眼窩前頭および皮質下のドーパミン作動性システムは、報酬および動機付けのプロセスに関与しています。18 そして、記憶と睡眠に関与する海馬。19 子供の間でVGPがGP延していることを考えると、VGPの結果を明らかにすることが重要です。

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(材料および方法)

科目

すべての被験者は健康な日本人の子供でした。 詳細な説明については、 補足方法。 ヘルシンキ宣言(1991)に基づき、書面によるインフォームドコンセントが各被験者とその親から得られました。 これらの実験の承認は、東北大学の治験審査委員会から得られました。 数年(この間隔の詳細については、 テーブル1)予備実験の後、事後実験を実施し、予備実験の被験者の一部もこの事後実験に参加しました。

240被験者(114少年と126少女;平均年齢、11.5±3.1年;範囲、5.7–18.4年)で断面画像分析を実施し、189被験者(95少年と94少女;平均年齢、14.5±3.0年、範囲、8.4–21.3年)。

心理的変数の評価

実験前と実験後の両方で、ウェッスラーの成人知能スケール第3版(WAIS-III)の日本語版を使用して、高齢者を対象にフルスケール知能指数(FSIQ)を測定しました。 以上16歳または16歳未満の被験者の子供のためのウェクスラー知能スケール-第XNUMX版(WISC-III).20 テストは訓練された試験官によって行われました。21 WAIS / WISCスコアから各被験者のFSIQ、言語IQ(VIQ)、パフォーマンスIQ(PIQ)を計算しました。 Wechsler IQテストは、認知機能の最も広く使用されている心理測定の1つであり、このテストのスコアは、教育、キャリア、および社会的関係における多様な結果を確実に予測します。22 品質チェックのために、実験前のテストスコアと実験後のテストスコアおよび実験前の総頭蓋内容積の両方との相関関係を計算しました( 補足結果).

予備実験では、平日中のVGPの期間は、複数の選択肢の質問を含む自己報告アンケートを使用して収集されました。 次の8つのオプションがありました。1、なし。 2、少し。 3、約30分。 4、およそ1 h; 5、およそ2 h; 6、およそ3 h; 7、 以上4 h; と8、伝える方法はありません。 これらの選択肢は、時間のVGP(選択肢1 = 0、選択肢2 = 0.25、選択肢3 = 0.5、選択肢4 = 1、選択肢5 = 2、選択肢6 = 3、選択肢7 = 4)とVGPの時間が使用されました下記の統計分析で。 オプション8を選択した被験者のデータは、VGPの時間を含む分析から削除されました。 この方法は、VGPの量を評価するための大まかな方法​​のようです。 ただし、広く使用されており、フィールドで検証されています(「 補足資料).

さらに、追加の共変量として、次の情報を収集しました:両親との関係、子供と同居する両親の数、家族の年収、両親の教育資格、および被験者が住んでいた場所(市町村レベル)の都市性。 詳細な評価方法を含むこれらの手段の詳細については、以前の調査を参照してください。23

4年生以下の参加者の場合、親はVGPの量と子供と親の関係に関する質問に答えました。 5年生以上の参加者については、子どもたち自身がこれらの質問に答えました。 このしきい値の選択の理論的根拠については、 補足方法.

行動データ分析

行動分析データは、予測分析ソフトウェアリリースバージョン22.0.0(PASW Statistics 22; SPSS、Chicago、IL、USA; 2010)を使用して分析されました。 心理学的分析では、片側重回帰分析を使用して、実験前のVGPとVIQの量(断面分析)の間の仮説的な負の関連、および実験前のVGPの量とVIQの変化との間の負の関連を調査しました実験前から実験後まで(縦断的分析)。 横断分析では、性別、年齢(生後日数)、家族の年収、両親の最高学歴の平均年数、VGPの量に関する質問に回答した人、参加者がいる地域の都市性住んでいた、参加者と一緒に住んでいた親の数と親との関係が共変量として追加されました。 さらに、縦断的分析では、実験前と実験後の時間間隔、および断面分析の従属変数(VIQ)が共変量として追加されました。 他のIQテストスコアも同じ方法で調査しました。 片側検定は、特定の仮説(VIQに対するVGPの悪影響)をテストする分析に使用されました。 これらの分析では、VGPが言語機能にマイナスの影響を与えるかどうかをテストする仮説が関係しているため、これが実行されました。 さらに、断面分析におけるVGPの効果を示したIQスコアについては、片側検定が縦断分析で使用されました(断面分析の効果と同じ方向に従って)。

多重比較補正は、研究目的に関連する分析結果に適用されました。 これらの6つの分析では、閾値が P<0.05(XNUMX段階シャープ法を使用して誤検出率(FDR)を修正24)統計的に有意とみなされた。 未修正および修正済みの場合にのみ、結果が重要であると考えました P-値は両方とも<0.05でした。25

画像の取得と分析

3-T Philips Achievaスキャナー(Best、The Netherlands)を使用して、磁気共鳴画像(MRI)データ収集を実施しました。 スピンエコーエコープラナーイメージングシーケンスの使用(TR = 10 293 ms、TE = 55 ms、 Δ= 26.3 ms、 δ= 12.2 ms、FOV = 22.4 cm、2×2×2 mm3 ボクセル、60スライス、SENSE低減係数= 2、取得数= 1)、拡散強調データが収集されました。 拡散重み付けは、32方向に沿って等方的に分布していました(b-value = 1000 s mm-2)。 さらに、拡散強調のない単一の画像(b-value = 0 s mm - 2; b0イメージ)が取得されました。 合計スキャン時間は7 min 17でした。 FAおよびMDマップは、MRコンソールで市販の拡散テンソル解析パッケージを使用して、収集された画像から計算されました。 詳細については、 補足方法.

画像データの前処理

画像データの前処理と分析は、Matlabに実装されたSPM8を使用して実行されました。 基本的に、指数関数化されたリー代数(DARTEL)ベースの登録プロセスメソッドを介して以前に検証された微分同相解剖学的登録を持つ被験者のMD前後およびFA前後の画像を正規化し、その後、正規化されたMD画像をカスタムマスク画像でマスクしましたそれは灰白質または白質である可能性が非常に高く、正規化されたFA画像は白質である可能性が非常に高いカスタムマスク画像によってマスクされ、平滑化されました。 詳細については、 補足方法.

最後に、実験前画像と実験後画像の間のMD(またはFA)の信号変化を、各参加者の上記マスク内の各ボクセルで計算しました。 その後、MRI実験前後のMD(またはFA)変化を表す結果のマップ((MD後-MD前)または(FA後-FA前))は、縦断的画像解析に転送されました。次のセクション。

全脳画像データ分析

断面の全脳画像データの統計分析は、SPM8を使用して実行されました。 MDまたはFAとVGPの量との関連を調査するために、断面の全脳重回帰分析を実施しました。 共変量は、心理学的断面分析で使用されたものと同じでしたが、イメージング分析では、ボクセルベースの形態計測を使用して計算された頭蓋内総容積が異なります(詳細については、竹内 26)が共変量として追加されました。

MD(またはFA)の縦断的分析では、実験前と実験後の画像間のMD(またはFA)の信号変化を表すマップを分析しました。 実験前および実験後のMD(およびFA)の変化とVGPの時間との関連を調査しました。 共変量は心理学的縦断的分析で使用されたものと同じでしたが、イメージング分析では総頭蓋内容積が共変量として追加され、これは生物学的パラメトリックマッピングツール(BPM)を使用してボクセルごとに可能になりました(www.fmri.wfubmc.edu).

MDの分析は、上記で作成したグレー+白質マスクに限定されていました。 FAの分析は、上記で作成された白質マスクに限定されていました。

断面分析の多重比較補正は、無しきい値クラスター拡張(TFCE)を使用して実行されました。27 TFCEツールボックスを介したランダム化(5000順列)ノンパラメトリック順列テスト(http://dbm.neuro.uni-jena.de/tfce/)。 家族ごとの誤差(FWE)補正のしきい値を適用しました P<0.05。 縦断的分析では、FDRアプローチを使用して多重比較補正が実行されました。28 および範囲のしきい値を超えたエリア29 このクラスター決定しきい値に基づいて報告されました。 (1)置換テストは一般に誤検出率を適切に制御できるため、異なる統計的しきい値が採用されました。30 ただし、(2)BPMはTFCEの使用を許可しません。 各分析に最適な統計手法を選択しました。

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結果

基本データ

被験者の特徴は テーブル1。 平日のVGPの期間は、自己報告アンケート、および平均とs.dsによって収集されました。 に提示されています テーブル1.

横断的行動分析

事前実験データを使用し、交絡変数を修正した多重回帰分析(詳細は「方法」を参照)を採用しました。 これらの分析により、実験前のVGPの量は、実験前のVIQと有意かつ負の相関があることが明らかになりました(図1a, P= 0.027、未修正、 P= 0.038、FDR用に修正、 t= −1.930、標準化された偏回帰係数(β)= − 0.120)、予想どおり、およびFSIQを事前実験(P= 0.032、未修正、 P= 0.038、FDR用に修正、 t= - 2.159、 β= −0.135)が、実験前のPIQと負の相関関係があるだけであった(P= 0.061、 P= 0.038、FDR用に修正、 t= - 1.879、 β= −XNUMX)。

図1。

図1  - 残念ながら、私たちはこれにアクセスしやすい代替テキストを提供することができません。 この画像にアクセスするために支援が必要な場合は、help @ nature.comまたは作成者にお問い合わせください。

ビデオゲームプレイ(VGP)の時間(時間)と言語知能指数(VIQ)の関係、および時間の経過に伴う変化。 (a)従属変数としての実験前のVIQと、独立変数としての実験前のVGPの時間と他の交絡因子との重回帰分析の残差間の相関関係を示す傾向線を含む部分回帰プロット。 (b)従属変数としてのVIQの縦断的変化と、独立変数としての前実験および他の交絡因子におけるVGPの時間との重回帰分析における残差間の相関関係を示す傾向線を含む部分回帰プロット。

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縦断的行動分析

縦断的データを使用し、交絡変数を修正した重回帰分析(詳細は「方法」を参照)を採用しました。 その結果、実験前のVGPの時間は、実験前と実験後のデータ間のVIQの変化と有意かつ負の相関があることが明らかになりました(図1b, P= 0.044、未修正、 P= 0.038、FDR用に修正、 t= −1.710、標準化された偏回帰係数(β)= − 0.119)が、実験前のFSIQと実験前のデータと実験後のデータの間のFSIQの変化との間に負の相関があるだけである(P= 0。 064、 P= 0.038、FDR用に修正、 t= - 1.525、 β= -0.076)および実験前データと実験後データ間のPIQの変更と相関しませんでした(P= 0。 595、 P= 0.2975、FDR用に修正、 t= - 0.533、 β= −XNUMX)。

MDおよびFAの断面分析

重回帰分析により、実験前のVGPの時間は、両側PFC、前帯状回、外側および内側側頭皮質、大脳基底核、紡錘状回の広範囲の灰白質および白質の実験前のMDと有意かつ正に相関することが明らかになりました(参照 テーブル2 および 図2aおよびb 正確な解剖学的領域用)。 さらに、主に脳梁の属と体の領域、両側の前部コロナ放射、および右上コロナ放射で、実験前とFAのVGPの時間の間に有意な負の相関がありました(参照 テーブル3 および 図2cおよびd 正確な解剖学的領域用)。

図2。

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微細構造特性は、断面分析(実験前)でビデオゲームプレイ(VGP)に費やされた時間(時間)と相関しています。 (aおよびc) 示されている結果は、以下のしきい値なしクラスター拡張(TFCE)のしきい値を使用して取得されました P<0.05、5000の順列に基づく。 結果は全脳レベルで修正されました。 有意な相関関係がある領域は、SPM1の「単一の被験者」のT8画像にオーバーレイされます。 色はTFCE値の強さを表します。 ((a)正の平均拡散率(MD)は、VGPで費やされた時間と相関しています。 MDとの有意な正の相関は、両側前頭前野、前帯状回、外側および内側側頭皮質、大脳基底核および紡錘状回の広範囲の灰白質領域で観察されました。 (b)重回帰分析での残差間の相関を示すトレンドライン付きの部分回帰プロット、(a)従属変数としての予備実験および独立変数としての予備実験および他の交絡因子におけるVGPの時間。 (c)VGPで費やされた時間の負の部分異方性(FA)相関。 FAとの有意な負の相関関係は、主に脳梁の属と体の領域、両側の前方コロナ放射、および右上コロナ放射で観察されました。 (d)重回帰分析における残差間の相関を示すトレンドライン付きの部分回帰プロット、(c)従属変数としての予備実験および独立変数としての予備実験および他の交絡因子におけるVGPの時間。

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MDおよびFAの縦断的分析

重回帰分析により、実験前のVGPの時間は、左大脳基底核、左内側側頭葉、および両側視床の灰白質領域を含む解剖学的クラスターの実験前と実験後のMDの変化と有意かつ正の相関があることが明らかになりました; PFCの腹部のクラスター。 右島、右被殻、および右視床の灰色および白色の領域を含む解剖学的クラスター。 および左中央および下側頭側頭葉、紡錘状および左後頭葉の灰白質および白質領域を含む解剖学的クラスター (図3a–c, テーブル4)。 FAの変更に関連する重要な結果はありませんでした。

図3。

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平均拡散率(MD)は、縦断的分析におけるビデオゲームプレイ(VGP)の時間(時間)と相関しています。 (a)しきい値の結果が表示されます Pのしきい値を決定するボクセルレベルのクラスターを使用して、クラスターサイズテストの多重比較に対して<0.05を修正 P<0.05(誤検出率を修正)。 結果は全脳レベルで修正されました。 有意な相関関係がある領域は、SPM1の「単一の被験者」T5画像にオーバーレイされます。 色はT値の強さを表します。 MDの正の変化は、VGPで費やされた時間と相関しています。 MDの変化との有意な正の相関は、左大脳基底核、左内側側頭葉、両側視床、前頭前野の腹側部分、右島、左中および下側頭葉、紡錘状および左の灰色および白質領域全体に広がるクラスターで観察されました。後頭葉。 ((b および c)の回帰分析の残差間の相関を示すトレンドライン付きの部分回帰プロット、およびMDの平均縦変化(b)左大脳基底核、左内側側頭および両側視床の灰白質および白質領域を含む解剖学的クラスター、および(c)従属変数としての前頭前野の腹側部のクラスター、および独立変数としての前実験および他の交絡因子におけるVGPの時間。

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MDおよび心理測定インテリジェンスの分析

実験前データを使用し、交絡変数を修正した重回帰分析(参照 補足方法 詳細については)採用されました。 これらの分析により、FSIQは、主に左視床、左海馬、左被殻、左島、左ヘシュル回、および関連する白質束、円蓋、左上コロナ、左内嚢などの領域でMDと有意に負に相関することが明らかになりました(図4a; TFCE値= 1423.1、TFCE修正済み P-value = 0.0166、クラスターサイズ= 1512ボクセル)。 さらに、PIQは、脳全体の広範囲のグレー領域および白質領域のMDに有意かつ負の相関を示しました(図4c; 湖 補足表S5 正確な解剖学的領域用)。 VIQは、全脳分析でMDと有意に相関しませんでした。 ただし、FSIQの影響が見られた地域ではかなりの傾向が見られました。 関心領域分析により、この領域内で、VIQがMDと有意にかつ負に相関することが明らかになりました(図4b; TFCE値= 357.31、TFCE修正済み P-value = 0.002、クラスタサイズ= 1475ボクセル)(この関心領域分析の統計的妥当性と、MDとVIQの関連付け、およびこの領域のPIQがMDと共通の関連付けによって形成されることを考慮するためVIQおよびPIQのコンポーネント、参照 補足方法 および 補足結果)。 これらの結果は、PIQが広範囲のMDに関連しており、VIQが左半球のより狭い領域に関連していることを示唆しています。 さらに、PIQとVIQの共通の効果により、この分野のMDに対するFSIQの効果がもたらされました。

図4。

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平均拡散係数(MD)は、断面分析(実験前)の心理測定知能と相関しています。 (ac)示されている結果は、以下のしきい値なしクラスター拡張(TFCE)のしきい値を使用して取得されました。 P<0.05、5000の順列に基づく。 有意な相関関係がある領域は、SPM1の「単一の被験者」のT8画像にオーバーレイされます。 色はTFCE値の強さを表します。 ((a)Full Scale Intelligence quotient(FSIQ)の負のMD相関。 MDとの有意な負の相関関係は、主に左視床、左海馬、左被殻、左島、左ヘシュル回、および関連する白質束、円蓋、左上コロナ、左内嚢などの周辺で観察されました。 結果は、脳全体のレベルで修正されました。 (b)口頭IQ(VIQ)の負のMD相関。 MDとの有意な負の相関関係は、主に左視床、左海馬、左被殻、左島、左ヘシュル回、および関連する白質束、円蓋、左上コロナ、左内嚢などの周辺で観察されました。 結果は、MDとFSIQの間の有意な相関の領域内で修正されました。 図3a。 (c)パフォーマンスIQ(PIQ)の負のMD相関。 MDとの有意な負の相関が脳全体の広範囲に観察されました。 結果は、脳全体のレベルで修正されました。

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観察されたFSIQおよびVIQとのMD相関は、断面分析ではVGPの相関と重なりましたが、縦断解析では相関しませんでした。 ただし、クラスター形成のしきい値を緩めた場合 PVGPの縦断的分析でFDRで<0.1が修正され、形成されたクラスターはFSIQとVIQのMD相関と重なりました。

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議論

この研究では、子供のMDおよびFAに対するVGPの効果を初めて明らかにしました。 私たちの仮説は部分的に確認され、横断的および縦断的研究により、より多くの量のVGPが皮質および皮質下領域のMDの増加と言語知能の低下に関連していることが一貫して明らかになりました。

現在のMDの結果と収束した証拠は、過剰なVGPが直接的または間接的に好ましい神経系の発達を混乱させることを示唆しています。これは言語知能の発達の遅れに関連している可能性があります。 現在の結果は、より長いVGPが、広範な地域でのより大きなMDおよびより低い言語知性と、断面的および縦断的に関連していることを示した。 一方、開発中、MDは一般的に低下します。31 さらに、本研究では、PIQが高いほど脳の広範な領域のMDが低くなり、FSIQおよびVIQが高いほど、左視床、左海馬、左被殻、左島、左ヘシュル回のMDが低くなりました。および関連する白質バンドル。 これらの領域を含むまたは隣接する領域のMDは、断面および縦方向の両方でVGPのプラスの効果を示しました。 これらの証拠は、過剰なVGPが直接的または間接的に好ましい神経系の発達を混乱させることを示唆しています。これは、言語知能の発達の遅れに関連している可能性があります。

以前の研究は、MD変化の根底にあるいくつかの生理学的メカニズムを示唆しています。 MDの低下は、「はじめに」のセクションで説明したように、組織密度を高めるさまざまな細胞および細胞構築の変化を反映することが示唆されています。 さらに、MDは神経可塑性に独自に敏感であることが示されており、上記の組織メカニズムは神経可塑性を含むプロセスを通じて変化することが示されているか示唆されています。11 そのようなものとして、MDの減少は通常、組織および機能的適応の増加を反映すると考えられています。 しかし、MDは特定の組織にあまり特異的ではありません。32 さらに、MDは血流の減少を反映でき、特定のケースでは、機能的適応はMDの増加によって反映されます。12 したがって、MDの減少が適応的変化であるかどうかは、心理的測定を含む包括的な観点から決定する必要があります。

MDが断面分析と縦断分析の両方でVGPの量と相関していると特定されたすべての領域は、言語、記憶、実行プロセスにおいて独自の役割を持つことが示唆されています。 報酬と動機付け; 読解および言語プロセス、およびこれらのプロセスを介して、VGPは直接的または間接的に以前に報告された機能障害につながる可能性があります。 まず、海馬は記憶と睡眠のプロセスに関連しています。19 VGPは、睡眠異常や学習、記憶、知識の障害に関連することが知られています。3, 4 VGPに関連するこの領域で観察された異常は、VGPに関連する機能の不足に関連している可能性があります。 第二に、左中前頭回および下前頭回は、実行機能および作業記憶の中央システムとサブシステムにおいて重要な役割を果たします。33 一方、これらのプロセスはVGPによって原因的に妨害されます。2 第三に、大脳基底核、眼窩前頭皮質、および島の領域は、報酬および動機付けのプロセスにおいてさまざまな役割を果たします。34, 35 興味深いことに、VGPは精神刺激薬と同様に、ドーパミン作動性システムで実質的なドーパミン放出を引き起こします5 そして中毒を引き起こします。6 ドーパミンは神経毒性を示すことが知られており、過剰なドーパミンは脳の組織や細胞を損傷します。36 さらに、精神刺激薬(メタンフェタミン)ユーザーの以前の研究では、ドーパミン作動性システムの領域でより高いMDが明らかになりました。37 さらに、パーキンソン病の介入研究により、ドーパミン作動薬L-ドーパの投与により、ドーパミン作動性システムの領域でMDが増加することが明らかになりました。14 したがって、ドーパミンを放出する物質の効果と同様に、より多くの量のVGPとそれに伴うドーパミン放出の増加が、ドーパミン作動性システムのMDの変化に関連しています。 これらの領域のMDは、負の影響を伴う特性に関連付けられていますが、過剰なVGPは、ビデオゲームをプレイしていないときの空虚または抑うつ傾向に関連付けられています。38 これらの分野の神経メカニズムを通じて、VGPは以前に報告された機能障害と直接または間接的に関連している可能性があります。 さらに、本研究では、VGPに応答してVIQが減少し、IQタイプに関係なく、ドーパミン作動性システムや海馬を含む領域で、低いIQが高いMDと関連付けられました。 学習プロセスと記憶プロセスに加えて、動機付けプロセスは、子供のIQテストのパフォーマンスに重要な役割を果たします。39 したがって、VIQでのVGPの観察された効果は、これらの神経メカニズムによって部分的に媒介される可能性があります。 ただし、これらは推測であり、本研究は長期的かつ非介入的であり、これらの推測および因果関係を実証するのに十分なデータはありません。 これらの推測や因果関係を確認するには、将来の研究が必要です。

より多くのVGPとより低いFA、およびより低いPIQとの関連は、断面分析でのみ観察されました。 通常、複数の神経線維が交差しない脳梁などの領域の低いFAは、軸索の髄鞘形成低下およびその他の生理学的メカニズムを伴う非優先的な管機能を表すと考えられています。16, 40 縦断的分析で観察された関連性の欠如は、多くの原因に起因する可能性があります。 1つは、年齢の低い子供ほど可塑性が高いため、サンプルサイズが小さいか年齢が高いため、縦断的分析の統計的検出力が低いことです。41 また、最も顕著な可塑性は、これらの測定によるVGPの経験の初期段階で発生する可能性があるため、神経可塑性は、これらの測定の縦断的分析では観察されない可能性があります。 最後の、しかし最も簡単な解釈は、VGPがそれらの測定値に対して検出可能な効果を持たないということです。 観察された横断的関連性は、そのような神経認知特性(広範囲の地域でより低いPIQおよびより低いFA)を持つ子供がより多くの量でビデオゲームをプレイすることでした。 FAの現在の調査結果に関連して、以前の研究では、インターネット依存症の患者のFA特性が調査されています。42, 43 インターネット中毒はVGPの量とはあまり関係がないため、これらの研究は現在の結果に関連しています。44 おそらくオンラインゲームが原因です。 これら2つの結果は一致していませんが、インターネット中毒の患者は脳梁の前部を含む前頭前野のFAが低いことがわかりました。 さらに、この研究では、子供の不安関連の感情障害に関するアンケートを使用しました45 インターネット依存症の患者はより深刻な感情的問題を示し、これらの問題は脳梁前部のFAに関連していることを実証しました。 以前の研究では、VGPの量の灰白質の構造的相関はインターネット中毒とは関係がないことが示されていますが、44 現在のFAの調査結果は、インターネット中毒と共通の病原性メカニズムを共有している可能性があります(脆弱性や中毒/感情的な問題の兆候など)。 これらの可能性は、今後の研究で検討する必要があります。

現在の研究は、子供におけるVGPの直接的または間接的な影響についての理解を深めました。 以前の研究で説明したように、以前のニューロイメージングでは、DLFPCのVGP量と灰白質の量との間に正の相関がかなり一貫して示されており、これは一般に肯定的な結果と考えられてきました.7, 8, 9 左背外側PFCのVGP量と局所灰白質量の類似した傾向 (T= 3.27、689 mm3, P<0.0025)は、この研究の横断的分析で観察されました。 その分析では、この研究で使用されたのと同じ共変量を使用してVBM分析が実行されました(前処理の方法の詳細については、竹内 26). しかし、追加の研究では、子供や若い成人のコンピューター体験に関連する灰白質の増加が心理的な負の結果をもたらすことが示されています.26, 46 本研究は、FAおよびMDおよび言語知能の観点からVGPの直接的または間接的効果を調査し、若い被験者におけるVGPの負の側面をさらにサポートしています。

本研究にはいくつかの制限がありました。 まず、これは介入研究ではなく、したがって、観察疫学研究のいくつかの一般的な制限が含まれています。 この研究には縦断的分析が含まれており、いくつかの制限はありませんでした(たとえば、言語知能とVGPの間の関連性は、知能の低い子供がビデオゲームをプレイする傾向によって引き起こされた可能性)。 ただし、現在の結果では、VGPが観察された変化を直接引き起こしたことをまだ証明できません。 分析で修正できなかった多くの環境要因が、観察された変化を引き起こした可能性があります。 また、日々の活動(勉強、読書、他の人との会話、運動など)の数をVGPで費やした時間に置き換えることもできます。 これは、子供たちが平日(学校など)でかなり均一に時間を過ごすためです。 残りの時間中、特定のアクティビティが増加すると、他のアクティビティが同時に減少する傾向があります。 この性質を考えると、重回帰分析でこれらのアクティビティを修正することは適切ではありません。 また、子供の場合、VGPに費やされる時間は、言語活動(または運動)に費やされる時間の減少を反映しており、観察された効果の一部はそのような効果によって媒介されている可能性があることも覚えておく必要があります。 これが事実であったとしても、VGPに費やされた時間は実際のVGPに費やされた時間の性質を反映しているため、この研究の目的が達成されたとは思わない。 つまり、実験的な設定とは異なり、実際の生活では、特定のビデオゲームが特定の機能に有益な効果をもたらしたとしても、そのようなゲームをプレイするのに費やした時間は、勉強や運動などの他の好ましい活動に取って代わる必要があります。 この問題のさらなる検討とスポーツの効果の評価については、 補足的な方法と結果. さらに、VGPの量が他の障害(VGPへの中毒および学問的または社会的活動に対する意欲の低さ)を反映しており、そのような障害が神経認知機能に影響する可能性もあります。 あるいは、より多くのVGPがビデオゲーム中毒に進行すると、これは神経認知機能に影響を与える可能性があります。 これらの原因メカニズムを検討するために、今後の研究を実施する必要があります。 この問題の詳細については、 補足方法。 さらに、この研究では、検証済みで広く使用されているが粗野な認知尺度(Wechsler IQテスト)も使用し、社会感情尺度を具体的に評価できるデータは収集しませんでした。 これらの特定の機能に対するVGPの効果、および拡散テンソル画像測定との関係は、今後の研究で調査する必要があります。 また、特定のビデオゲーム(たとえば、暴力的、空間的、戦略的ゲーム)には特定の効果があることが研究によって示されています。47 私たちの研究目的はこれらの問題に対処しなかったため、そのような影響を調査するために必要なデータを収集しませんでした。 ただし、これらの効果は将来研究される可能性があります。 環境因子が神経および認知メカニズムに及ぼす影響に関するこの種の構造研究の一般的な制限の1つは、構造変化が認知機能に関連する特定領域内の機能変化を直接反映しないことです。 したがって、本研究では、特定の領域のVGPの量のMD相関が、VGPの量と他の認知機能の観察された認知機能相関とどのように関連するかを直接説明することはできません。

結論として、VGPの増加は、直接または間接的に、脳内の広範な領域におけるMDの発達の遅延、および言語知能に関連しています。 以前、VGPの広範囲の有益な効果が報告されていましたが、48 また、ビデオゲームは特定の条件(たとえば、高齢者、特定の種類のゲーム)で役立つ場合があります。 しかし、本研究は、子どもの日常的な習慣としてのVGPの理解を深め、子どもが長時間ゲームをプレイする条件が、少なくとも特定の観点からは、好ましくない神経認知発達につながる可能性があることを明らかにしました。

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利害の衝突

著者らは、利害の対立を宣言していない。

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謝辞

MRIスキャナーの操作については山田裕紀氏、実験の管理については沖本啓子氏、拡散強調画像処理に関するアドバイスについてはフィリップスの鈴木百合子氏に感謝します。 また、研究参加者、心理テストの他の試験官、開発・加齢・がん研究所および東北大学のすべての同僚の支援に感謝します。 この調査は、JST / RISTEXおよびJST / CRESTによってサポートされました。 Enagoに感謝します(www.enago.jp)英語のレビュー用。