Alterações dependentes da frequência na amplitude das flutuações de baixa frequência no distúrbio de jogos na Internet (2015)

 

Sumário

Estudos de neuroimagem revelaram que as atividades cerebrais funcionais relacionadas à tarefa estão prejudicadas em indivíduos com transtorno de jogo na internet (IGD). No entanto, pouco se sabe sobre as alternâncias nas atividades cerebrais espontâneas sobre elas. Estudos recentes têm proposto que as atividades cerebrais de diferentes faixas de freqüência são geradas por diferentes atividades nervosas e possuem diferentes funções fisiológicas e psicológicas. Assim, neste estudo, nós nos propusemos a explorar as atividades cerebrais espontâneas em indivíduos com IGD, medindo a amplitude fracionária da flutuação de baixa frequência (fALFF), para investigar as mudanças específicas da banda do estado de repouso fALFF. Nós subdividimos o intervalo de frequência em cinco bandas com base nas literaturas.

Comparando com controles saudáveis, o grupo IGD mostrou diminuição dos valores de fALFF no lobo posterior do cerebelo e aumento dos valores de fALFF no giro temporal superior. Interações significativas entre bandas de freqüência e grupos foram encontradas no cerebelo, no cingulado anterior, no giro lingual, no giro temporal médio e no giro frontal médio. Essas regiões do cérebro estão relacionadas com a função executiva e a tomada de decisões. Esses resultados revelaram a atividade cerebral espontânea modificada da IGD, que contribuiu para a compreensão da fisiopatologia subjacente da IGD.

Palavras-chave: distúrbio de jogo na Internet, ressonância magnética funcional em repouso, amplitude de flutuação de baixa frequência

Introdução

Transtorno do Vício em Internet (DAI) tem sido definido como a incapacidade do indivíduo de controlar o uso excessivo da Internet, mesmo diante das consequências negativas para os aspectos do funcionamento psicológico (; ; ; ). Foi proposto como um “vício comportamental” de acordo com seus efeitos negativos sobre a saúde mental social (). No entanto, pouco se sabe sobre o mecanismo da DAI, e uma definição uniforme de DAI não foi formada e o Manual Diagnóstico e Estatístico 4 (DSM-4) não incluiu este transtorno comportamental (). Juntamente com a rápida disseminação do IAD, o DSM-5 é desenvolvido para o distúrbio do jogo da Internet (IGD) baseado na definição de distúrbios e vícios do uso de substâncias (; ; ; ).

Existem muitos tipos diferentes de IAD devido às diversas funções da Internet. Em geral, o IAD consiste em três subtipos: IGD, pornografia na Internet e envio por e-mail (). Considerando a definição de dependência, todas essas categorias de DAI compartilham quatro características definidoras: uso excessivo, abstinência, tolerância e repercussões negativas (; ; ). Como forma mais prevalente de DAI (), O IGD pode compartilhar características neuropsicológicas específicas com outros vícios comportamentais, como o jogo patológico (; ; ; ; ).

Numerosos estudos de imagem investigaram as características da IGD usando diferentes tarefas (; , ; ; ), mas é difícil comparar dados obtidos a partir de diferentes paradigmas experimentais e tirar conclusões clinicamente úteis de diferentes tarefas cognitivas (). Estudos de fMRI em estado de repouso revelaram algumas anormalidades na ativação cerebral em IGD (veja mais descrições de uma revisão por . Indivíduos com IGD têm maior impulsividade, que é um sintoma típico de dependência de drogas; esse sintoma está relacionado à diminuição da ativação do giro cingulado, que envolve o controle cognitivo (). Um estudo de fMRI também mostrou maior homogeneidade regional (ReHo) no tronco cerebral, lóbulo parietal inferior, cerebelo posterior esquerdo e giro médio esquerdo que estão relacionados com a coordenação sensório-motora que pode ser relevante para o movimento dos dedos de jogar jogos na Internet ().

A fMRI do estado de repouso foi desenvolvida como uma nova técnica desde o estudo de Biswal (). Eles relataram primeiramente as flutuações altamente síncronas de baixa frequência espontânea (0.01-0.08 Hz) no sinal BOLD entre os córtices motores, concluindo que a amplitude da flutuação de baixa frequência (ALFF) era um indicador neurofisiológico (). Com base no ALFF, promoveu outra ferramenta para representar a atividade cerebral local - a amplitude fracionária da flutuação de baixa frequência (fALFF), que poderia detectar a intensidade regional das flutuações espontâneas no sinal BOLD (; ). Recentemente, o FALFF foi amplamente utilizado em estudos de pacientes com transtornos mentais, como a depressão (esquizofrenia ()), transtorno do déficit de atenção e hiperatividade (), IGD (), e assim por diante. Ainda não está claro se as anormalidades da atividade cerebral da IGD estão relacionadas a bandas de freqüência específicas. É importante detectar flutuações espontâneas do cérebro com frequência específica mais do que uma ampla faixa de frequência. Existem muitas oscilações no cérebro, as frequências delas variam desde oscilações muito lentas com períodos de dezenas de segundos até oscilações muito rápidas com frequências superiores a 1000 Hz (). propôs uma «classe de oscilação» que contém bandas de frequências 10 que se estendem de 0.02 a 600 Hz (). E investigou o fALFF em quatro bandas de frequência e descobriu que as oscilações estão ligadas a processos neurais específicos (; ). Eles descobriram que amplitudes de oscilações (0.01-0.027 Hz) em baixa freqüência eram mais robustas nas estruturas corticais e as altas freqüências eram mais robustas nas estruturas subcorticais, como os gânglios da base. Estudos revelaram que pacientes esquizofrênicos apresentavam anormalidades específicas de amplitudes de oscilações na banda de freqüência 4 lenta (). também provou que anormalidades da função cerebral em pacientes com comprometimento cognitivo leve amnéstico expunham diferentes padrões de ativação em diferentes bandas de freqüência.

No presente estudo, coletamos valores de FALFF da freqüência através de 0-0.25, incluindo seis bandas de freqüência de 0-0.01 Hz, 0.01-0.027 Hz, 0.027-0.073 Hz, 0.073-0.198 Hz e 0.198-0.25 Hz no IGD, de acordo com as “classes de oscilação” de Buzsáki. Procuramos comparar o valor de fALFF entre IGD e HC em diferentes bandas e abordar duas questões: primeiro, se os indivíduos IGD mostram amplitudes de fALFF anormais quando comparados com controles saudáveis; segundo, se as anormalidades do IGD estão associadas a bandas de frequência específicas.

Materiais e Métodos

Selecção do Participante

O experimento está em conformidade com o Código de Ética da Associação Médica Mundial (Declaração de Helsinque) e é aprovado pelo Comitê de Investigações Humanas da Universidade Normal de Zhejiang. Cinqüenta e dois estudantes universitários foram recrutados através de anúncios [26 IGD, 26 controles saudáveis ​​(HC)]. Eles eram todos machos destros. Os grupos IGD e HC não diferiram significativamente em idade (IGD: N = 26, 22.2 ± 3.13 anos; HC: N = 26, 22.28 ± 2.54 anos; t(50) = 0.1, p = 0.9). Por causa das maiores proporções de IGD entre os homens, apenas os machos foram incluídos. Os participantes foram solicitados a assinar o consentimento informado e todos os participantes passaram por entrevistas psiquiátricas estruturadas (MINI) () realizado por um psiquiatra experiente com um tempo de administração de aproximadamente 15 min. Todos os participantes estavam livres de transtornos psiquiátricos do Eixo I listados no MINI. Todos os participantes não preencheram os critérios do DSM-4 para abuso ou dependência de drogas, incluindo o álcool, embora todos os participantes do IGD e HC tenham relatado o consumo de álcool ao longo da vida. Todos os participantes foram instruídos a não usar substâncias, incluindo café, chá, no dia da digitalização. Nenhum participante relatou danos cerebrais ou experiência anterior com drogas ilícitas (por exemplo, cocaína, maconha).

O diagnóstico de IGD foi determinado com base nas pontuações de 50 ou superiores no teste on-line de vício em Internet de Young () Como um vício de comportamento especial, a definição operacional e os padrões de diagnóstico para IGD ainda são inconsistentes. No presente estudo, o grupo IGD era composto por indivíduos que atendiam aos critérios gerais do IAD (pontuações acima de 50 no IAT) e relataram "passar a maior parte do tempo online jogando jogos online (> 80%)" (; ). O escore IAT do grupo IGD (72 ± 11.7) foi muito superior ao dos controles saudáveis ​​[29 ± 10.4), t(50) = 14, p = 0.000].

Aquisição de Dados

Após a varredura do localizador convencional, as imagens ponderadas por T1 foram obtidas com uma sequência de recuperação de gradiente estragada [TR = 240 ms; tempo de eco (TE) = 2.46 ms; ângulo de viragem (FA) = 90 °; campo de visão (FOV) = 220 ~ 220 mm2; matriz de dados = 256 ~ 256]. Em seguida, as imagens funcionais em estado de repouso foram adquiridas usando uma sequência de imagens de ecoparar (TR = 2000 ms; TE = 30 ms; FA = 90 °; FOV = 220 ~ 220 mm2; matriz de dados = 64 ~ 64) com fatias axiais 33 (espessura de corte = 3 mm e intervalo de fatia = 1 mm, volumes totais = 210) em uma execução de 7 min. Os sujeitos foram obrigados a ficar parados e não pensar em nada de forma sistemática durante a digitalização. No final da aquisição de dados, todos os sujeitos confirmaram que permaneceram acordados durante todo o período de varredura.

Pré-processamento de dados e cálculo de FALFF

Todo o processamento de imagem funcional foi realizado com o Assistente de Processamento de Dados para fMRI em estado de repouso [DPARSF ()1] Programas. Para cada participante, os primeiros pontos de tempo 10 foram excluídos de uma análise mais aprofundada, que é a de evitar alterações transitórias de sinal antes da magnetização atingir o estado estacionário e permitir que os indivíduos se habituem ao ambiente de varrimento de fMRI. Os restantes volumes cerebrais 200 foram corrigidos para o timing da fatia e realinhados para a correcção do movimento da cabeça. Apenas os participantes com movimento da cabeça menor que 1.5 mm na direção x, y ou z e menor que a rotação 2 em cada eixo foram incluídos. Os indivíduos 26 HC e 26 IGD foram válidos no presente estudo. Em seguida, todas as imagens realinhadas foram normalizadas espacialmente e, em seguida, reamostradas para 3 mm de voxels isotrópicos e suavizadas espacialmente (largura total a metade do máximo = 6 mm), e a tendência linear foi removida. Após o pré-processamento, o fALFF foi calculado usando o DPARSF. Resumidamente, para um dado voxel, a série temporal foi primeiro convertida para o domínio da frequência usando uma “transformada rápida de Fourier”. A raiz quadrada do espectro de potência foi calculada e, em seguida, calculada em média através de um intervalo de frequência predefinido. Esta raiz quadrada média foi denominada fALFF no dado voxel de bandas de frequências predefinidas (). Dividimos a faixa de freqüência total (0 – 0.25 Hz) em cinco subfaixas: 6 lento (0 – 0.01 Hz), 5 lento (0.01 – 0.027 Hz), 4 lento (0.027 – 0.073 Hz), lento 3 (0.073 – 0.198 Hz) e 2 lento (0.198 – 0.25 Hz) (35, 46, 30) e fALFF calculado de cada banda de frequência.

Análise Estatística

Uma análise de variância de medidas repetidas (ANOVA) de duas vias (grupo e frequência) foi realizada em uma base voxel-por-voxel com grupo (IGD e HC) como um fator entre-sujeito e banda de frequência (2 lento, 3 lento, 4 lento, 5 lento, 6 lento) como medidas repetidas. Também calculamos a análise de correlação baseada em ROI seguindo o efeito principal significativo e a interação entre a gravidade dos valores de IGF e de fALFF, e escolhemos valores de fALFF de bandas específicas.

Resultados

Os principais efeitos da ANOVA two-way de medidas repetidas foram mostrados em Figura Figura 11, Tabelas Tabelas11 e 22. Usamos a correção do Alphasim para as comparações múltiplas nos dados de imagem. O corrigido p <0.05 corresponde a uma combinação de não corrigido p <0.05 e tamanho do cluster> 248 mm3). A análise de correlação baseada em ROI foi realizada entre os valores de fALFF e a gravidade do IGD (escores do IAT). O cerebelo mostrou correlação negativa significativa com a gravidade do IGD (4 lento: r =-0.487, p = 0.000; slow-5: r =-0.485, p = 0.000; Vejo Figura Figura2C2C). A coordenada do ROI foi definida pelo pico de ativação do cluster sobrevivido. O raio de ROI é 4 mm e é feito pelo software REST2.

FIGURA 1  

(UMA) O efeito principal do grupo na amplidão de flutuação de baixa frequência (ALFF). Regiões cerebrais em que a amplitude fracionária da flutuação de baixa frequência (fALFF) é diferente entre transtorno de jogo na Internet (IGD) e controles saudáveis. Os sujeitos do IGD ...
tabela 1  

Regiões do cérebro com um efeito principal do grupo.
tabela 2  

Regiões cerebrais com efeito de interação entre grupo e frequência.
FIGURA 2  

Os valores de ALFF no giro temporal superior e no cerebelo. O retângulo vermelho e azul representaram sujeitos IGD e controles saudáveis, respectivamente. A banda de frequência total (0 – 0.25 Hz) foi dividida em cinco bandas. Eles foram exibidos em (A, B) ...

Interações significativas entre banda de freqüência e grupo foram observadas no cerebelo, no cingulado anterior, no giro lingual, no giro temporal médio e no giro frontal médio. O giro frontal médio apresentou valores de amplitude aumentados e o giro temporal médio apresentou valores de amplitude diminuídos na IGD. Além disso, análises baseadas em ROI apresentaram alteração dinâmica de fALFF no cerebelo e giro lingual juntamente com a adaptação de freqüência Figura Figura 33). Em IGD, o cerebelo apresentou valores de amplitude diminuídos no domínio de maior frequência (2 lento, 3 lento, 4 lento) e valores de amplitude aumentados no reino de baixa frequência (6 lento, ver Figura Figura 3A3A). Por outro lado, o giro lingual apresentou valores de amplitude aumentados no domínio de frequência mais alta (2 lento, 3 lento) e valores de amplitude diminuídos no domínio de frequência mais baixa (6 lento, ver Figura Figura 3B3B). Estas duas regiões compartilhavam um ponto de transição na banda 5 lenta para a alteração da amplitude.

FIGURA 3  

Padrão reverso no cerebelo e no giro lingual em diferentes bandas no IGD. O retângulo vermelho e azul representaram sujeitos IGD e controles saudáveis, respectivamente. A banda de frequência total (0 – 0.25 Hz) foi dividida em cinco bandas. Eles foram exibidos ...

Discussão

O presente estudo investigou a atividade cerebral espontânea anormal na IGD com o fALFF em diferentes bandas de frequência. O efeito do grupo principal revelou que o IGD demonstrou valores mais baixos de fALFF no giro temporal superior e maiores valores de fALFF no cerebelo. Apresentamos amplitudes de flutuação BOLD em todas as bandas de frequência (0-0.25 Hz) e encontramos um padrão reverso de mudanças no domínio de frequência no cerebelo e giro lingual na IGD. Esses achados fornecem uma visão completa das análises de fALFF no domínio da frequência, e enfatizam a importância da seleção de frequência específica para a detecção de transtornos mentais relacionados à anormalidade.

Diferente fALFF em Cortical entre IGD e HC (o principal efeito do grupo)

Literaturas anteriores acreditavam que o sinal de 2 lento reflete deriva de frequência muito baixa, e o 6 lento reflete ruídos fisiológicos de alta frequência (; ). A análise do efeito principal do grupo enfocou a atividade neural espontânea em bandas de frequência específicas (4 lento e 5 lento) em IGD. O principal efeito do grupo revelou que o IGD apresentou valores mais baixos de fALFF em 4 lento e 5 lento no cerebelo. Uma correlação negativa entre os valores de fALFF no cerebelo e a gravidade da IGD foi encontrada no presente estudo. O cerebelo é comumente classificado como uma estrutura motora cuja função não se limita à coordenação ou equilíbrio do movimento e também desempenha um papel importante nos processos cognitivos superiores (; ). Evidências de estudos de imagem anatômicos, fisiológicos e funcionais demonstraram que pessoas com lesões no cerebelo apresentaram deficiência de funções executivas cognitivas e memória de trabalho (; ). Recebe informações de sistemas sensoriais e outras áreas do cérebro e integra essas informações para ajustar a atividade motora (; ; ). O papel potencial do cerebelo na dependência tem sido abordado em um artigo recente, que propôs que o cerebelo é um centro de regulação potencial que é impactado pelo vício (). As literaturas demonstraram que os indivíduos com IGD estão associados a ReHo acima do normal (; ) e conectividade funcional () sobre o cerebelo. No presente estudo, foi observada uma correlação negativa entre os valores de fALFF no cerebelo e a gravidade da IGD (ver Figura Figura2C2C), que também sustenta que a atividade neuronal espontânea anormal no cerebelo está relacionada com o comportamento inadequado da IGD.

Os valores de fALFF foram maiores no giro temporal superior na IGD. Estudo prévio mostrou que o IGD, comparado ao HC, apresentou diminuição da conectividade funcional na área temporal (). Nosso estudo anterior encontrou diminuição de ReHo no giro temporal inferior, e inferimos que pode ser o resultado de uma longa duração de jogo (). Os achados atuais são parcialmente inconsistentes com o estudo anterior, portanto, apresentamos a hipótese de que o aumento do fALFF no giro temporal superior pode refletir um nível mais alto de atividade cerebral correlacionando-se com a flexibilidade do movimento na IGD, mas a função dessa área requer estudo adicional.

Mudanças na Amplitude Dependente da Freqüência no IGD

Os efeitos de interação entre grupos e bandas de freqüência foram observados no cerebelo, no giro cingulado anterior, no giro lingual, no giro temporal médio e no giro médio frontal.

Valores mais altos do fALFF no giro frontal médio no IGD

No presente estudo, os participantes com IGD apresentaram valores de fALFF mais elevados no giro frontal médio esquerdo em diferentes bandas. O giro frontal médio desempenha um papel importante na coordenação de diferentes sistemas, como aprendizado e memória, que está fortemente relacionado às operações mentais (). Em um estudo anterior, concluímos que indivíduos com IGD mostram uma sincronização aprimorada nas regiões cerebrais relacionadas à coordenação sensório-motora (- o jogo online requer que os jogadores integrem vários sistemas, incluindo o sistema sensorial, controle motor, coordenadas do motor e sistema de processamento de informações (). As descobertas atuais também apóiam essa suposição. Este resultado também é consistente com o estudo de Liu (), que encontrou que indivíduos com IGD mostraram um aumento significativo nos valores de ReHo no giro frontal médio esquerdo. Assim, concluímos que os participantes da IGD apresentaram valores de fALFF mais altos no giro frontal médio esquerdo, o que pode associar-se com a capacidade coordenada sensório-motora aumentada.

A anormalidade no giro anterior do cingulado na IGD

Encontramos um menor valor de fALFF no giro anterior do cingulado no 6 lento. A região cingulada anterior tem sido implicada na inibição, controle e monitoramento de conflitos (; ) e as anomalias foram mencionadas em estudos anteriores do IGD (; ). Como mencionado na introdução, os valores de fALFF mais baixos podem estar relacionados à capacidade de coordenação diminuída da atividade neural de longa distância. Esta suposição é apoiada por estudos neste campo: com uma abordagem de conectividade funcional. relataram conectividade funcional reduzida entre ACC e PFC em IAD. propuseram que as atividades mais baixas no ACC podem refletir a atividade neuronal espontânea diminuída nessa região e um déficit funcional. Outros estudos relacionados à tarefa provaram este ponto de que a IGD sempre acompanhada de disfunções cognitivas, como a deficiência da função cognitiva (, ). Assim, acreditamos que a anormalidade na ACC está relacionada às disfunções cognitivas da IGD.

Padrão Reverso em Cerebelo e o Giro Lingual em Diferentes Bandas no IGD

É importante notar que as anormalidades da atividade neural espontânea no IGD dependem de bandas de frequência específicas, especialmente no cerebelo e no giro lingual. Em comparação com o HC, o IGD mostrou diminuição da amplitude nas bandas de frequência mais baixa (4 lento, 5 lento, 6 lento) e amplitude aumentada nas bandas de frequência mais elevadas (2 lento, 3 lento) no giro lingual. Pelo contrário, o IGD mostrou maior amplitude nas bandas de frequência mais baixa (6 lento) e diminuição da amplitude nas bandas superiores (2 lento, 3 lento, 4 lento) no cerebelo (figuras 2A, B). Foi revelado que diferentes bandas oscilatórias são desenvolvidas por mecanismos diferentes e têm diferentes funções fisiológicas (; ). Como estudos anteriores provaram que as flutuações de menor frequência possuem maior poder de magnitude e as maiores flutuações de frequência têm menor poder de magnitude (; ). As descobertas atuais podem sugerir que o IGD tem maior capacidade de coordenação da atividade neural de longa distância no cerebelo e no giro lingual. Esta suposição pode ser apoiada por um estudo anterior que relatou que indivíduos com IGD exibiram maior conectividade funcional no cerebelo bilateral (; ), e outro estudo detectou déficits de densidade da substância cinzenta no giro lingual que podem estar relacionados à atividade neural de longa distância ().

Conclusão

Os achados do presente estudo sugeriram que os indivíduos IGD apresentaram fALFF anormal em muitas regiões do cérebro, incluindo o cerebelo (IGD <HC) e o giro temporal superior (IGD> HC). O presente estudo pode ajudar a compreender a fisiopatologia do IGD e a análise de amplitude de frequência total pode potencialmente ajudar a selecionar a faixa de frequência específica para detectar atividades cerebrais relacionadas com IGD.

Contribuições do autor

XL analisou os dados, escreveu o primeiro rascunho do manuscrito; XJ contribuiu para a análise dos dados, Y-FZ contribuiu para a orientação dos métodos experimentais e melhorou o manuscrito. GD projetou esta pesquisa, revisou e melhorou o manuscrito. Todos os autores contribuíram e aprovaram o manuscrito final.

Declaração de conflito de interesse

Os autores declaram que a pesquisa foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que possam ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.

Agradecimentos

Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation of China (31371023). O Dr. Zang é apoiado pelo programa “Qian Jiang Distinguished Professor”.

 

Financiamento. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.

 

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