A base neural dos videogames (2011) - Found maior nucleus accumbens

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

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Sumário

O videogame é uma atividade recreativa frequente. Estudos anteriores relataram um envolvimento do estriado ventral relacionado à dopamina. No entanto, os correlatos cerebrais estruturais do jogo de videogame não foram investigados. Em imagens de ressonância magnética de 154 14 anos de idade, calculamos a morfometria baseada em voxel para explorar as diferenças entre jogadores frequentes e pouco frequentes de videogames. Além disso, avaliamos a tarefa de Retardo de Incentivo Monetário (MID) durante a ressonância magnética funcional e a Cambridge Gambling Task (CGT). Encontramos maior volume de massa cinzenta do estriado à esquerda quando comparamos jogadores frequentes e pouco frequentes que estavam negativamente correlacionados com o tempo de deliberação na CGT.. Dentro da mesma região, encontramos uma diferença de atividade na tarefa MID: frequente em comparação com jogadores de videogame pouco frequentes que mostraram atividade aprimorada durante o feedback de perda em comparação com nenhuma perda. Essa atividade também se correlacionou negativamente com o tempo de deliberação. A associação de jogos de videogame com maior volume do estriado ventral esquerdo pode refletir um processamento de recompensa alterado e representar plasticidade neural adaptativa.

Palavras-chave: jogos de azar, nucleus accumbens, recompensa, jogos de vídeo, morfometria baseada em voxel

Introdução

Os videogames e jogos de computador tornaram-se uma atividade altamente popular em tempo livre para crianças, adolescentes e adultos. A literatura relata efeitos favoráveis ​​e adversos da reprodução freqüente de videogames. Foi demonstrado que o jogo de vídeo pode melhorar as habilidades visuais relacionadas à atenção1, 2 e inferências probabilísticas.3 Além disso, melhorias nas funções executivas cognitivas superiores, como troca de tarefas, memória de trabalho e raciocínio, foram associadas a melhorias nos jogos em adultos mais velhos.4

Recentemente, os processos neurais subjacentes ao jogo de videogame e ao jogo foram estudados com neuroimagem funcional. Vários estudos implicaram um envolvimento do sistema de recompensa do cérebro em jogos e jogos de computador. Por meio da tomografia por emissão de pósitrons, o aumento da liberação de dopamina no estriado ventral, enquanto jogos de vídeo e uma correlação positiva com o desempenho foi relatado em indivíduos saudáveis.5 Usando a ressonância magnética funcional (fMRI), o desempenho de voluntários saudáveis ​​na tarefa de jogos de azar em Iowa tem sido associado ao aumento da atividade dependente de oxigênio no sangue (BOLD) do estriado ventral.6 A ativação do estriado dorsal durante o treinamento inicial previu o sucesso tardio da aprendizagem em videogames.7

Esses achados associados ao estriado em indivíduos saudáveis ​​estão de acordo com a observação clínica de que a medicação dopaminérgica em pacientes com Parkinson pode levar ao jogo patológico e outros comportamentos de dependência, como compulsão alimentar e hipersexualidade.8 Maior liberação de dopamina no estriado ventral foi demonstrada em pacientes com Parkinson com dependência, obsessão e jogo, em comparação com pacientes com Parkinson sem esses sintomas.9 Essas descobertas identificam a função estriatal impulsionada pela dopamina como um candidato central que promove o comportamento de dependência. Digno de nota, foi recentemente demonstrado que os jogadores patológicos têm uma liberação aumentada de dopamina no estriado enquanto perdem dinheiro,10 um sinal biológico que pode dificultar o término do jogo.

Há uma falta de estudos centrados em correlatos estruturais de jogos freqüentes de videogame. Com base em estudos prévios de neuroimagem funcional, que enfatizaram o envolvimento da rede de recompensas em videogames e, em particular, no estriado ventral, predizemos diferenças volumétricas entre gamers de vídeo freqüentes e moderados em regiões cerebrais relacionadas à recompensa. Além disso, previmos diferenças no processamento da recompensa neuronal na fMRI e no comportamento de jogo avaliado operacionalmente. Com base nos resultados do jogo patológico,10 previmos maior atividade do estriado ventral durante o feedback de perda em jogadores de vídeo freqüentes.

Testamos adolescentes do 154 14 anos de idade do projeto IMAGEN11 incluindo um questionário que avalia a frequência de jogos de vídeo, a ressonância magnética estrutural, a tarefa de Retardo de Incentivo Monetário (MID)12 na fMRI e na tarefa de jogo de Cambridge (CGT Task13). Durante a tarefa MID, os participantes veem indicações que indicam que podem ganhar ou não ganhar dinheiro, esperar por um período de atraso antecipatório variável e, finalmente, responder a um alvo rapidamente apresentado com um botão para tentar ganhar ou evitar perder dinheiro. Durante a CGT, os participantes fizeram um julgamento probabilístico simples entre dois resultados mutuamente exclusivos e, em seguida, apostaram em sua confiança nessa decisão (detalhes no Material suplementar).

O Propósito

Participantes

Um total de adolescentes 154 saudáveis ​​com 14 anos (média = 14.4, sd = 0.32; 72 machos, 82 fêmeas) foram recrutados no âmbito do projecto IMAGEN, um estudo multicêntrico europeu de neuroimagem genética na adolescência.11 Consentimento informado por escrito foi obtido de todos os participantes, bem como de seus responsáveis ​​legais. Os adolescentes foram recrutados em escolas secundárias em Berlim. A avaliação foi aprovada pelo comitê de ética local e pelos diretores da escola. Participantes com uma condição médica, como um tumor, distúrbios neurológicos, epilepsia ou distúrbios mentais, foram excluídos. Todos os participantes foram avaliados por autoavaliação e duas avaliações externas (por seus pais e um psiquiatra especializado em pediatria) com base na Classificação Internacional de Doenças - 10, bem como no Manual Diagnóstico e Estatístico de Transtornos Mentais (O Desenvolvimento e Bem-Estar). Sendo Entrevista de Avaliação, DAWBA14).

Questionário e tarefas

Nós administramos um questionário exclusivamente na amostra de Berlin avaliando o comportamento dos jogos de computador (CSV-S15) compreendendo as perguntas: 'Quantas horas você joga videogame em média por dia da semana?' e 'Quantas horas você joga videogame em média por dia durante o fim de semana?'. Com base nas horas indicadas, calculamos as horas semanais gastas em jogos de vídeo e dividimos o grupo de participantes pela mediana de 9 h em freqüente (n= 76: 24 female, 52 male) e jogadores de videogame pouco frequentes (n= 78: 58 fêmea, 20 macho).

Durante a fMRI, os participantes realizaram a tarefa de atraso de incentivo monetário (MID).12 A tarefa MID é uma tarefa de tempo de reação que tem sido usada para avaliar a atividade cerebral durante a antecipação da recompensa e feedback de recompensa. Em cada um dos testes 66 do 10 Durante a duração, os participantes viram primeiro uma das três sugestões visuais (250 ms) denotando se um alvo (quadrado branco) apareceria subseqüentemente no lado esquerdo ou direito da tela e se os participantes poderiam ganhar pontos 0, 2 ou 10 neste teste. Após um atraso variável (4000 – 4500 ms), os participantes foram solicitados a responder com o botão esquerdo ou direito logo que o alvo fosse apresentado (100 – 300 ms) no lado esquerdo ou direito da tela. Antecipar o botão pressiona ou pressiona o botão após a apresentação do alvo ou pressiona o botão errado, resultando em nenhum ganho. Feedback sobre quantos pontos foram ganhos durante o julgamento foi apresentado para 1450 ms após a resposta. A dificuldade da tarefa, ou seja, a duração do alvo foi ajustada individualmente, de modo que cada participante teve sucesso em cerca de dois terços de todos os ensaios. Antes da digitalização, os participantes completaram uma sessão de prática do 5 duração mínima (para mais detalhes, consulte Knutson et ai.12).

Além disso, administramos uma adaptação da CGT13 fora do scanner, no qual os sujeitos faziam um julgamento probabilístico simples entre dois resultados mutuamente exclusivos e, em seguida, colocavam uma aposta em sua confiança nessa decisão. Em cada tentativa, o sujeito era apresentado a uma mistura de 10 caixas vermelhas e azuis e tinha que adivinhar a cor da caixa que esconde um único token amarelo. A proporção de caixas coloridas variou em 9: 1, 8: 2, 7: 3 e 6: 4 em uma base de ensaio a ensaio, de maneira randomizada. A localização do token foi pseudo-randomizada e independente em cada ensaio. Portanto, em uma tentativa de 9: 1, a probabilidade era de 90:10. Em seguida, os participantes indicaram sua decisão tocando um painel de resposta rotulado como 'vermelho' ou 'azul' em uma tela de toque. Os sujeitos foram então solicitados a fazer uma aposta na confiança em sua decisão, a fim de aumentar a pontuação ao longo das tentativas. As apostas possíveis foram apresentadas em uma sequência ascendente ou descendente de 5, 25, 50, 75 e 95% dos pontos mantidos no momento da decisão. Cada aposta foi apresentada por 2 s antes de ser substituído pela próxima aposta. Os participantes primeiro completaram 36 tentativas com as apostas apresentadas em uma sequência ascendente e, em seguida, 36 em uma sequência descendente, contrabalançadas para a ordem entre os indivíduos. Após a aposta, o feedback foi fornecido e a posição do token amarelo foi exibida. O valor da aposta foi adicionado ou subtraído da pontuação total do participante. Normalmente, três variáveis ​​dependentes são derivadas da CGT: a latência para tomar uma decisão, a proporção de tentativas nas quais o sujeito escolhe a cor da caixa mais provável e a porcentagem de pontos apostados em cada decisão.

Procedimento de digitalização

Imagens estruturais foram coletadas em um scanner General Electric 3T (GE Signa EXCITE, Milwaukee, WI, EUA) e um Siemens Verio 3T (Siemens, Erlangen, Alemanha) com uma bobina de cabeça padrão de oito canais. Os participantes medidos no scanner GE consistiam em 35 frequente e 30, jogadores de vídeo pouco frequentes e 41 frequente e 48, jogadores de vídeo pouco frequentes medidos no scanner Siemens (χ2= 0.91, P= 0.42). As imagens foram obtidas por meio de uma sequência tridimensional ponderada por magnetização T1 (MPRAGE) preparada por magnetização baseada no protocolo ADNI (http://www.adni-info.org; Scanner GE: tempo de repetição = 7.16 Senhora; tempo de eco = 3.02 Senhora; ângulo de viragem = 8 ° 256 × 256 × 166 matriz, 1.1 × 1.1 × 1.1 mm3 tamanho do voxel; Scanner Siemens: tempo de repetição = 6.9 Senhora; tempo de eco = 2.93 Senhora; ângulo de viragem = 9 ° 240 × 256 × 160 matriz, 1.1 × 1.1 × 1.1 mm3 tamanho do voxel). Imagens funcionais do cérebro inteiro foram coletadas nos mesmos scanners usando um T2*sequência de imagens planas de eco ponderado (EPI) sensível ao contraste BOLD (tempo de repetição (TR) = 2200 ms, tempo de eco (TE) = 30 ms, matriz da imagem = 64 × 64, campo de visão (FOV) = 224 mm, ângulo de inclinação = 80 °, espessura da fatia = 2.4 mm, 1 mm gap, 40 fatias quase axiais, alinhadas com a linha de comissura ântero-posterior). Trezentos volumes de imagens foram adquiridos durante a tarefa MID.

Análise de dados Morfometria baseada em voxel (VBM)

Os dados anatômicos foram processados ​​por meio da caixa de ferramentas VBM8 (http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm.html) com parâmetros predefinidos da Gaser e do pacote de software SPM8 (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). A caixa de ferramentas VBM8 envolve correção de viés, classificação de tecidos e registro afim. O afim registrou segmentações de substância cinzenta (GM) e substância branca (WM) para construir um DARTEL personalizado (registro anatômico difomomórfico através de álgebra de mentira exponencial16modelo. Em seguida, os segmentos GM e WM empenados foram criados. A modulação foi aplicada a fim de preservar o volume de um tecido particular dentro de um voxel, multiplicando os valores de voxel nas imagens segmentadas pelos determinantes Jacobianos derivados da etapa de normalização espacial. Com efeito, a análise de dados modulados testa diferenças regionais na quantidade absoluta (volume) de GM. Finalmente, as imagens foram suavizadas com um kernel de metade da largura máxima de 8 milímetros. A análise estatística foi realizada por meio de comparação de todo o cérebro do volume GM entre freqüentes (mais de 9 h por semana) e reprodutores de videogame pouco frequentes (menor ou igual a 9 h por semana). Sexo, scanner e volume cerebral total foram inseridos como covariáveis ​​sem interesse. Os mapas resultantes foram limitados com P<0.001 e o limite de extensão estatística foi corrigido para comparações múltiplas e combinado com uma correção de suavidade não estacionária.17

Análise de dados fMRI

O pré-processamento dos dados da ressonância magnética funcional foi realizado usando o SPM 8 e incluiu correção de tempo de corte, realinhamento espacial para o primeiro volume e deformação não linear para o espaço MNI. As imagens foram então suavizadas com um kernel Gaussiano de 5-mm de largura total, metade do máximo. O modelo continha o início de cada sugestão e cada apresentação de feedback, para permitir análises separadas das condições de antecipação de recompensa e feedback de recompensa. Cada ensaio foi convolvido com uma função de resposta hemodinâmica e os parâmetros de movimento foram incluídos na matriz de projeto. Para as análises atuais, estávamos interessados ​​no contraste que compara o feedback de qualquer tipo de perda (perda pequena ou grande) com feedback sem perda de acordo com os achados da Linnet. et ai.10 Realizamos uma análise de segundo nível comparando gamers de vídeo freqüentes e não freqüentes, controlando as variáveis ​​sexo e scanner. O resultado t-maps foram inicialmente limitados com P<0.001 e tamanho do cluster de 10; a correção de pequeno volume dentro da região de mudança estrutural no estriado ventral permitiu a correção de erro familiar com um limiar de P

Consistentes

Participantes jogaram em média 1.5 h (sd = 1.8) durante os dias da semana regulares e 2.3 h (sd = 2.6) nos dias do fim de semana, no total 12.1 h por semana. Ao dividir a amostra de acordo com as horas semanais de reprodução de jogos de vídeo em frequenten= 76: fêmeas 24, machos 52) e pouco frequentes (n= 78: 58 fêmeas, machos 20) gamers (mediana 9 h) e contrastando as segmentações GM e WM entre os dois grupos, encontramos um estriado ventral esquerdo significativamente maior GM para gamers freqüentes e não freqüentes (P<0.001, corrigido para comparações múltiplas; Coordenada MNI: −9, 12, −5; Figura 1a). A fim de garantir que o efeito observado no estriado ventral não foi impulsionado pelos scanners diferentes, repetimos a análise para os dois scanners separadamente. Em consonância com os resultados relatados, encontramos aumentos no corpo estriado ventral esquerdo (e não em regiões adicionais) em freqüentes comparados com jogadores infrequentes (resultados em Material suplementar). Nenhuma região apresentou maior volume de GM em infreqüentes em comparação com os freqüentes gamers de vídeo e não foram encontradas diferenças significativas nas segmentações de WM. A fim de caracterizar o envolvimento funcional adicional da região de maior volume ventricular GM do corpo estriado, correlacionamos com as medidas comportamentais da CGT. Correlação negativa significante entre o tempo de deliberação eo volume de GM do estriado esquerdor(153) = - 0.22, P<0.01, Bonferroni corrigido em P<0.05 Figura 2) foi observado indicando que os participantes com maior volume de GM no estriado ventral foram mais rápidos na tomada de decisão. Analisamos a atividade cerebral adquirida no contexto de uma tarefa de recompensa (MID) e descobrimos uma atividade mais frequente em comparação com jogadores de videogame pouco frequentes durante feedback de perda (pequena e grande) versus feedback de nenhuma perda na tarefa MID sobreposta à região na qual observamos maior volume GM estriado (P<0.001, não corrigido; para correção de pequeno volume no agrupamento estrutural do estriado ventral erro familiar P<0.05; Coordenada MNI: −9, 8, 4; Figura 1b). Em analogia à associação negativa entre o tempo de deliberação na CGT e o volume do corpo estriado ventral esquerdo, encontramos uma correlação negativa entre o tempo de deliberação e o feedback da ativação relacionada à perda versus não-perda na tarefa MID (r(153) = - 0.25, P<0.01, Bonferroni corrigido em P

Figura 1 

(a) Maior volume de massa cinzenta em jogadores de videogame freqüentes e não freqüentes no estriado ventral esquerdo, (b) maior atividade dependente do nível de oxigênio no sangue em jogadores de videogame freqüentes ou não freqüentes durante o feedback de perda pequena ou grande em comparação com o feedback ...
Figura 2 

Gráfico de dispersão que mostra a correlação negativa entre o tempo de deliberação na Cambridge Gambling Task (CGT) e (a) volume de substância cinzenta no estriado ventral esquerdo e (b) diferença de sinal dependente do nível de oxigênio no sangue (BOLD) entre o feedback da perda ...

Discussão

O principal achado de maior volume no corpo estriado ventral esquerdo associado à reprodução freqüente de videogames está em conformidade conceitual com os achados da liberação aumentada de dopamina durante o jogo de videogame5 e jogo excessivo em pacientes com Parkinson devido a medicação dopaminérgica.8 A liberação de dopamina no estriatal, medida na tomografia por emissão de pósitrons, correlaciona-se com a resposta BOLD no estriado,18 e, portanto, sugere uma ligação neuroquímica para os achados fMRI que relatam uma associação entre tarefas de jogo e atividade BOLD no corpo estriado.6 Além disso, a atividade BOLD do estriado é prevista por variantes genéticas do sistema de dopamina.19, 20 Se as diferenças volumétricas no estriado ventral entre jogadores de videogame freqüentes e moderados são pré-condições que levam a uma vulnerabilidade de preocupação com jogos ou se são uma conseqüência de ativação duradoura durante o jogo não podem ser determinadas com um estudo transversal. Dois estudos anteriores sobre a aquisição de habilidades em videogames sugerem um importante papel do estriado nas precondições de jogos de vídeo freqüentes. Erickson et ai.21 encontraram uma correlação entre o volume do corpo estriado dorsal e o posterior sucesso no treinamento em um videogame. De acordo com isso, Vo et ai.7 descreveram uma associação entre a ativação de fMRI pré-treinamento no corpo estriado e posterior aquisição de habilidades durante o videogame. Esses achados sugerem a importância do volume e atividade do estriado na definição das preferências de habilidades para videogames, em vez de mudanças estriatais serem conseqüência de jogos excessivos. Indivíduos com maior volume de estriado ventral podem experimentar jogos de vídeo como mais recompensadores em primeiro lugar. Isso, por sua vez, poderia facilitar a aquisição de habilidades e levar a uma recompensa adicional resultante do jogo.

Embora não tenhamos explorado explicitamente as diferenças entre jogos patológicos e não-patológicos, as diferenças volumétricas no estriado foram previamente associadas à dependência de drogas, como a cocaína,22 metanfetamina23 e álcool.24 No entanto, a direção das diferenças relatadas não é inequívoca; alguns estudos relatam que a dependência associada aumenta outros relatam reduções do volume estriatal mais provavelmente devido aos efeitos neurotóxicos de algumas drogas de abuso.24 Se as diferenças estriatais observadas no presente estudo são de fato um efeito do jogo, o videogame pode representar uma opção interessante para explorar mudanças estruturais no vício em estudos futuros na ausência de quaisquer substâncias neurotóxicas.

A fim de caracterizar funcionalmente a diferença volumétrica observada, comparamos a atividade BOLD entre gamers de vídeo freqüentes e não freqüentes durante o feedback de perda comparado com o feedback de nenhuma perda na tarefa MID. Encontramos maior atividade em freqüentes em comparação com jogadores infrequentes. A ativação no estriado ventral tem sido associada à antecipação e feedback da recompensa.25 Em jogadores patológicos, um aumento na liberação de dopamina no estriado ventral foi encontrado ao perder dinheiro.10 Tal resposta dopaminérgica pode atribuir saliência de incentivo a sinais associados ao jogo26 e pode explicar o chamado comportamento de "perseguir perdas", durante o qual jogadores patológicos continuam a jogar apesar de perder.

Os resultados estruturais e funcionais foram referenciados às medidas de desempenho de uma tarefa de jogo comportamental, que foi administrada fora do scanner. Foi encontrada uma associação negativa significativa entre tempo de deliberação na colocação de apostas e volume do corpo estriado ventral, bem como atividade funcional durante o feedback de perda vs feedback de nenhuma perda no estriado ventral. Isto sugere que o volume estriado, assim como a função estriatal, mede as medidas comportamentais no jogo. Além disso, um estudo recente associou a atividade de ressonância magnética funcional do estriado (em particular o núcleo caudado) com a rápida geração do próximo melhor movimento em jogadores profissionais de um jogo de tabuleiro japonês.27 Além disso, tempos de decisão curtos em uma tarefa de jogo reduzem o atraso até que o feedback e a recompensa esperada sejam recebidos e possam, portanto, ser facilitados e contribuir para uma rede de recompensas hiperativa. Em estudos de neuroimagem, a exploração da atividade striatal de compensação de velocidade-precisão tem sido relacionada à definição de critérios.28, 29 Em particular, conexões corticoestriatais anatomicamente mais fortes parecem estar associadas à capacidade de alterar flexivelmente os limiares de resposta, o que pode levar a um comportamento cauteloso ou mais arriscado.30 Portanto, mudanças no volume do corpo estriado podem interagir com o ajuste de critério na tomada de decisão.

Nossos resultados têm implicações para a compreensão da base estrutural e funcional do jogo excessivo, mas não patológico, e do papel do estriado ventral no vício "comportamental". Eles sugerem que o uso freqüente de videogames está associado a maior volume no estriado ventral esquerdo, o que, por sua vez, mostra maior atividade durante o feedback de perda comparado com o feedback da ausência de perda em jogadores frequentes. Uma correlação negativa entre o tempo de deliberação nas apostas e o volume GM, bem como a ativação funcional durante o feedback da perda no corpo estriado ventral esquerdo, enfatiza seu envolvimento funcional na tomada de decisões relacionadas ao jogo..

Agradecimentos

O estudo IMAGEN recebe financiamento para pesquisa do Sexto Programa Quadro da Comunidade Europeia (LSHM-CT-2007-037286) e é apoiado pelo Departamento de Saúde do Reino Unido, NIHR-Biomedical Research Centre 'Mental Health' e o programa MRC concede 'Developmental pathways into teens 'abuso de substâncias'. O financiamento adicional foi fornecido pelo Berliner Senatsverwaltung 'Implikationen biopsychosozialer Grundlagen der Spielsucht für Prävention und Therapie' Vergabe-Nr. 002-2008 / IB 35.

Notas

Os autores declaram não haver conflito de interesses.

Notas de rodapé

Informação Suplementar acompanha o artigo no site da Psiquiatria Translacional (http://www.nature.com/tp)

Material suplementar

Informação Adicional 1

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