Аномальные White Matter Integrity у подростков с Интернет-зависимость: Трактат основе пространственной статистики Исследование (2012)

Комментарии: Подобно исследованиям до этого, сканирование мозга выявило структурные изменения, связанные с зависимостью, с теми, у кого есть интернет-зависимость. Аномалии в белом и сером веществе также обнаруживаются у лиц с наркоманией.
ПОЛНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

проверка данных

Нарушение интернет-зависимости (IAD) в настоящее время становится серьезной проблемой психического здоровья во всем мире. Предыдущие исследования, касающиеся ИАД, в основном были сосредоточены на связанных психологических исследованиях. Тем не менее, есть несколько исследований структуры и функции мозга о IAD. В этом исследовании мы использовали изображение тензора диффузии (DTI) для исследования целостности белого вещества у подростков с IAD.

Методология / Основные выводы

В этом исследовании приняли участие семнадцать субъектов с IAD и шестнадцать здоровых людей из контрольной группы без IAD. Воксельный анализ фракционной анизотропии (FA) всего мозга проводился с помощью пространственной статистики на основе трактов (TBSS) для локализации аномальных областей белого вещества между группами. TBSS продемонстрировал, что IAD имеет значительно более низкую FA, чем контрольная группа по всему мозгу, включая орбито-лобное белое вещество, мозолистое тело, цингулюм, нижний лобно-затылочный пучок и коронарное излучение, внутренние и внешние капсулы, при этом не проявляя областей с более высокой FA. Анализ интересующего объема (VOI) использовался для обнаружения изменений индексов диффузии в областях, показывающих аномалии FA. В большинстве VOI уменьшение FA было вызвано увеличением радиальной диффузии при отсутствии изменений в аксиальной диффузии. Корреляционный анализ был проведен для оценки взаимосвязи между FA и поведенческими показателями в группе IAD. Значительно отрицательные корреляции были обнаружены между значениями FA в левом колене мозолистого тела и Экраном эмоциональных расстройств, связанных с тревогой у детей, а также между значениями FA в левой внешней капсуле и шкалой Интернет-зависимости Юнга.

Выводы

Наши результаты показывают, что IAD продемонстрировал широко распространенные сокращения FA в основных путях белого вещества, и такая аномальная структура белого вещества может быть связана с некоторыми нарушениями поведения. Кроме того, целостность белого вещества может служить потенциальной новой целью лечения, а ФА может быть квалифицированным биомаркером для понимания основных нейронных механизмов травматизма или для оценки эффективности конкретных ранних вмешательств в IAD.

Цитирование: Lin F, Zhou Y, Du Y, Qin L, Zhao Z и др. (2012) Аномальная целостность белого вещества у подростков с расстройством интернет-зависимости: исследование пространственной статистики на основе трактатов. PLoS ONE 7 (1): e30253. DOI: 10.1371 / journal.pone.0030253

Редактор: Мартин Герберт Фраш, Университет Монреаля, Канада

Поступила: 4 октября 2011 г .; Принята в печать: 15 декабря 2011 г .; Опубликовано: 11 января 2012 г.

Авторское право: © 2012 Lin et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Эта работа частично поддержана Фондом естественных наук Китая (№№ 30800252 и 20921004), Национальной программой фундаментальных исследований Китая (программа 973), грант № 2011CB707802, и Программой инноваций в области знаний Китайской академии наук, а также отличной докторской степенью. Программа дипломных работ Китайской академии наук. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

* Электронная почта: [электронная почта защищена] (JX); [электронная почта защищена] (HL)

# Эти авторы внесли одинаковый вклад в эту работу.

Расстройство интернет-зависимости (IAD), также называемое проблемным или патологическим использованием Интернета, характеризуется неспособностью человека контролировать его или ее использование Интернета, что в конечном итоге может привести к выраженному стрессу и функциональным нарушениям в общей жизни, например, к успеваемости, социальным взаимодействие, профессиональный интерес и поведенческие проблемы [1]. Описание IAD основано на определении зависимости вещества или патологической азартной игры, которая разделяет свойства зависимости от психоактивных веществ, такие как озабоченность, изменение настроения, толерантность, уход, дистресс и функциональные нарушения [2], [3]. С ростом числа пользователей Интернета проблема IAD в настоящее время привлекает значительное внимание со стороны психиатров, педагогов и общественности; поэтому IAD становится серьезной проблемой психического здоровья во всем мире [4], [5], [6].

Текущие исследования IAD сосредоточились на обобщениях случаев, поведенческих компонентах, негативных последствиях в повседневной жизни, наряду с клиническим диагнозом, эпидемиологией, связанными психосоциальными факторами, управлением симптомами, психической коморбидностью и результатами лечения [7], [8], [9], [10], [11]. Эти исследования в основном основаны на психологических анкетах, о которых сообщают сами люди, и постоянно сообщают, что чрезмерное использование Интернета может оказать потенциальное влияние на психологические проблемы и когнитивные нарушения людей.

На сегодняшний день было проведено лишь несколько исследований нейровизуализации для исследования структурных и функциональных изменений мозга, связанных с IAD. В предыдущем исследовании по методу морфометрии (VBM) сообщалось о снижении плотности серого вещества в левой передней коре головного мозга, задней коры головного мозга, инсуле и лингвальной извилине подростков IAD [12], Юань и его коллеги обнаружили, что у субъектов IAD было много структурных изменений в мозге, и такие изменения значительно коррелировали с продолжительностью интернет-зависимости [13], Одно из исследований функционального магнитно-резонансного томографического исследования в режиме покоя показало, что студенты IAD-колледжа увеличили региональную однородность в нескольких областях мозга, включая мозжечок, мозговой мозг, лимбическую долю, лобную долю и апикальную долю [14], В двух связанных с заданием исследованиях FMRI для лиц с онлайн-зависимостью от игры было указано, что активация, вызванная кией в ответ на стимулы интернет-видеоигр, аналогична стимуляции, наблюдаемой во время презентации метки у людей с зависимостью от веществ или патологической азартной игрой [15], [16], Dong et al. [17]сообщил, что студенты IAD имели более низкую активацию на этапе обнаружения конфликта и демонстрировали меньшую эффективность в обработке информации и более низком импульсном управлении, чем нормальное управление, путем записи связанных с событиями потенциалов мозга во время задачи Go / No-Go. Кроме того, исследование позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) показало, что чрезмерное использование интернет-игры разделяет психологические и нейронные механизмы с другими типами нарушений управления импульсом и зависимостью от веществ / не связанных с веществом [18], В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что субъекты IAD связаны со структурными и функциональными изменениями в областях мозга, вовлеченными в эмоциональную обработку, внимание исполнителей, принятие решений и когнитивный контроль.

Мы выдвигаем гипотезу о том, что предметы IAD также связаны с нарушениями волокон белого вещества, соединяющих эти области, и такие изменения могут быть обнаружены с помощью изображения тензора диффузии (DTI), неинвазивного метода МРТ, способного обеспечить количественный показатель повреждения белого вещества [19], DTI чувствителен к характеристикам диффузии воды и был разработан как инструмент для исследования локальных свойств белого вещества головного мозга [20], Четыре часто используемых количественных параметра диффузии могут быть получены из DTI-данных: 1) фракционной анизотропии (FA), отражающей направленность диффузии воды и когерентности волоконных трактов белого вещества; 2) означает коэффициент диффузии (MD), определяющий общую величину диффузии воды; 3) осевая диффузия (Da), измеряющая величину диффузии вдоль основного направления диффузии; и 4) радиальной диффузии (Dr), отражающей величину диффузионности, перпендикулярную направлению основной диффузии [21],[22], Эти меры связаны с микроструктурной организацией белого вещества и используются для определения структурных характеристик локальной тканевой среды.

В этом исследовании мы использовали DTI для исследования целостности белого вещества у подростков с помощью IAD. Для анализа данных DTI использовался независимый от наблюдателя метод пространственной статистики (TBSS), основанный на наблюдениях. Этот метод сохраняет сильные стороны анализа на вокселе, одновременно устраняя некоторые его недостатки, такие как выравнивание изображений от нескольких субъектов и произвол выбора пространственного сглаживания [23]. Цели исследования: 1) изучить различия в топографическом распределении целостности белого вещества между подростками с ДИА и здоровыми людьми из контрольной группы без ДИА, не делая априорных предположений о местонахождении возможных аномалий, и 2) определить, были ли какие-либо взаимосвязь между целостностью белого вещества и нейрофизиологическими показателями у субъектов с ДИА.

Тематика

Восемнадцать подростков с IAD были набраны из отделения детской и подростковой психиатрии Шанхайского центра психического здоровья, и все они соответствовали модифицированному диагностическому опроснику Янга для критериев интернет-зависимости, разработанному Бородой и Вольфом. [2], Восемнадцать лет, пол и дарование образования соответствовали нормальным предметам без IAD, были выбраны в качестве контроля. Все испытуемые были правыми, оценивая вопросник в соответствии с инвентаризацией рутинности Эдинбурга [24], Структурные данные МРТ этих субъектов были использованы в нашем предыдущем исследовании VBM [12], Для этого исследования данные изображения из двух элементов управления и одного объекта IAD должны были быть отброшены из-за больших артефактов движения. В результате было включено в общей сложности шестнадцать элементов управления (возрастной диапазон: 15-24) и семнадцать предметов IAD (возрастной диапазон: 14-24), Демографическая информация о включенных предметах указана в Таблица 1.

Таблица 1. Демографические и поведенческие характеристики включенных участников.

DOI: 10.1371 / journal.pone.0030253.t001

Исследование было одобрено Комитетом по этике больницы Ренджи в Шанхае Медицинской школой Университета Цзяо Тонг. Участники и их родители / законные опекуны были проинформированы о целях нашего исследования до проведения МРТ. Полное письменное информированное согласие было получено от родителей / опекунов каждого участника.

Критерии включения и исключения

Все испытуемые прошли простой физический осмотр, в том числе измерения артериального давления и сердечного ритма, и были опрошены психиатром относительно их истории болезни при нервной, двигательной, пищеварительной, дыхательной, кровообращающей, эндокринной, мочевой и репродуктивной системах. Затем они были подвергнуты скринингу на психиатрические расстройства с помощью Международного международного нейропсихиатрического интервью для детей и подростков (MINI-KID) [25], Критерии исключения включали историю злоупотребления психоактивными веществами или зависимости; история основных психических расстройств, таких как шизофрения, депрессия, тревожное расстройство, психотические эпизоды или госпитализация для психических расстройств. Субъекты IAD не получали никаких лекарств. Однако небольшое количество предметов IAD получили психотерапию.

Стандарт диагностики IAD был адаптирован из модифицированного диагностического вопросника Янга для критериев интернет-зависимости, разработанного Beard and Wolf. [2], Критерии, состоящие из восьми позиций «да» или «нет», были переведены на китайский язык. Он включает в себя следующие вопросы: (1) Чувствуете ли вы себя озабоченным с Интернетом (т. Е. Думайте о предыдущей онлайн-активности или ожидаете следующую онлайн-сессию)? (2) Считаете ли вы необходимость использовать Интернет с большим количеством времени для достижения удовлетворенности? (3) Вы неоднократно предпринимали безуспешные усилия по контролю, сокращению или прекращению использования Интернета? (4) Чувствуете ли вы беспокойство, капризность, подавленность или раздражительность при попытке сократить или остановить использование Интернета? (5) Вы остаетесь в сети дольше, чем первоначально предполагалось? (6) Вы подвергли опасности или рискуете потерями значительных отношений, работы, образования или карьерного роста из-за Интернета? (7). Вы солгали членам семьи, терапевту или другим, чтобы скрыть степень участия в Интернете? (8) Используете ли вы Интернет как способ избежать проблем или избавления от проблемного настроения (например, чувство беспомощности, вины, беспокойства и депрессии)? Участники, которые ответили «да» на элементы 1 через 5 и, по крайней мере, на один из оставшихся трех элементов, были классифицированы как страдают от IAD.

Поведенческие оценки

Для оценки поведенческих особенностей участников использовались шесть анкет, а именно Шкала интернет-зависимости Янга (YIAS). [26], Шкала распределения времени (TMDS) [27], Вопросник по силе и сложности (SDQ) [28], Шкала импульсивности Barratt-11 (BIS) [29], Экран для тревожных тревожных заболеваний, связанных с эмоциональными расстройствами (SCARED) [30] и устройство оценки семьи (FAD) [31], Все анкеты были первоначально построены на английском языке и переведены на китайский язык.

Получение изображений

Диффузионное изображение тензора было выполнено на медицинском сканере 3.0-Tesla Phillips Achieva. Однократное эхо-плоское диффузионно-взвешенное изображение с выравниванием плоскости передних задних комиссивов выполнялось по следующим параметрам: время повторения = 8,044 мс; echo time = 68 ms; SENSE factor = 2; матрица получения = 128 × 128 с нулевым заполнением до 256 × 256; поле зрения = 256 × 256 мм²; толщина среза = 4 мм без зазора. В общей сложности секции 34 охватывали весь мозг, включая мозжечок. Диффузионные сенсибилизирующие градиенты применялись вдоль направлений кодирования неколлибельного градиента 15 с b = 800 s / mm², Одно дополнительное изображение без градиентов диффузии (b = 0 s / mm²). Для повышения отношения сигнал / шум изображение повторялось три раза.

Предварительная обработка данных

Все данные DTI были предварительно обработаны FMRIB's Diffusion Toolbox (FDT) в программной библиотеке FMRIB (FSL; http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl). Во-первых, диффузионно-взвешенные объемы были выровнены с соответствующим недиффузионно-взвешенным (b₀) с аффинным преобразованием для минимизации искажения изображения от вихревых токов и уменьшения простого движения головы. Затем из ткани b удаляли не мозговую ткань и фоновый шум₀ используя инструмент «Извлечение мозгов». После этих шагов тензор диффузии для каждого вокселя оценивался по многомерному алгоритму линейного подгонки, а тензорная матрица была диагонализована для получения трех пар собственных значений (λ₁, λ₂, λ₃) и собственных векторов. И тогда значения вокселей FA, MD, Da (Da = λ₁) и Dr (Dr = (λ₂+ λ₃) / 2).

Анализ TBSS

Весь анализ мозга изображений FA выполнялся с использованием TBSS [23], который был реализован в FSL. Короче говоря, карты FA всех испытуемых сначала перестраивались на общую цель, а затем выровненные тома FA были нормализованы до 1 × 1 × 1 мм³ Монреальского неврологического института (MNI152) с помощью шаблона FMRIB58_FA. Затем зарегистрированные зарегистрированные изображения ФА были усреднены для генерации среднего изображения FA-изображения, а затем среднее изображение FA было применено для создания среднего скелета FA, который представляет основные дорожки волокна и центр всех волоконных трактов, общих для группы. Средний скелет FA был дополнительно установлен значением FA для 0.2, чтобы исключить периферические тракты, где наблюдалась значительная межпредметная изменчивость и / или частичные объемные эффекты с серой вещью. Следуя пороговому значению среднего скелета FA, выровненные данные FA каждого участника проецировались на средний скелет для создания скелетонированной карты FA, путем поиска области вокруг скелета в направлении, перпендикулярном каждому тракту, и нахождения наивысшей локальной FA значение, а затем присвоение этого значения соответствующей структуре скелета.

Чтобы идентифицировать различия в ДИ между объектами IAD и нормальными контрольными механизмами, скелетонированные данные FA были поданы в статистический анализ вокселей, который основан на непараметрическом подходе с использованием теории перестановочных тестов. Тестирование проводилось с помощью рандомизированной программы FSL, которая использует случайные перестановки 5000. Были оценены два контраста: объекты IAD больше, чем контрольные и контрольные, больше, чем предметы IAD. Возраст был введен в анализ как ковариация, чтобы гарантировать, что любое наблюдаемое различие ФА между группами не зависит от возрастных изменений. Потенциальное кластерное расширение (TFCE) [32], альтернатива традиционному установлению пороговых значений на основе кластеров, которое обычно скомпрометировано произвольным определением порога формирования кластера, использовалась для получения значимых различий между двумя группами при p <0.01, после учета множественных сравнений путем контроля семейной ошибки (FWE) курс. По результатам сравнения групп по вокселям, скелетные области, показывающие значительные межгрупповые различия, были локализованы и помечены анатомически путем сопоставления скорректированной FWE статистической карты p <0.01 с данными Университета Джона Хопкинса (JHU) -ICBM-DTI-81. белое вещество (WM) обозначает атлас и атлас трактографии JHU-WM в пространстве MNI.

Анализ концентрации диффузионных индексов

Чтобы изучить микроструктурные механизмы наблюдаемых изменений FA, был проведен анализ интересующего объема (VOI), чтобы исследовать изменения показателей диффузии (Da, Dr и MD) в областях, показывающих аномалии FA. Для этого сначала были извлечены маски VOI на основе кластеров, показывающих значительные межгрупповые различия FA. Затем эти маски VOI проецировались обратно на исходные изображения каждого субъекта, и были рассчитаны средние значения индексов диффузии в пределах VOI. После подтверждения нормального распределения данных с помощью одновыборочного теста Колмогорова-Смирнова был проведен односторонний ковариационный анализ (ANCOVA) с группой в качестве независимой переменной и индексами диффузии в качестве зависимых переменных с учетом возраста субъектов. Использовали уровень статистической значимости p <0.05 (поправка Бонферрони для множественных сравнений).

Корреляционный анализ Пирсона был использован для проверки корреляции между изменениями FA в пределах VOI и поведенческими показателями. Статистически значимым считали р <0.05 (нескорректированный). Поэтапный множественный регрессионный анализ с усредненными значениями FA в VOI в качестве зависимой переменной и возрастом, образованием, полом, YIAS, SDQ, SCARED, FAD, TMDS и BIS в качестве независимых переменных был проведен для проверки того, может ли более низкая FA, найденная в VOI, быть предсказывается оценками поведенческих тестов.

Демографические и поведенческие меры

Таблица 1 перечисляет демографические и поведенческие показатели для IAD и субъектов контроля. Не было значительных различий в распределении возраста, пола и количества лет образования между двумя группами. Субъекты IAD показали более высокие оценки YIAS (p <0.0001), SDQ (p <0.001), SCARED (p <0.0001) и FAD (p = 0.016), чем контрольная группа. Различий в показателях TMDS и BIS между группами не обнаружено.

Результаты TBSS

Значение 0.2 использовалось для порога среднего объема скелета FA, так что общее количество вокселей 131962 было введено в вокселевом TBSS-анализе. Пространственное распределение областей головного мозга с уменьшенным FA в группе IAD представлено в Рис 1 и Таблица 2. По сравнению с контрольными субъектами, субъекты IAD имели значительно сниженную FA (p <0.01; с поправкой на TFCE) в двустороннем орбито-лобном белом веществе, мозолистом теле, ассоциативных волокнах с вовлечением двустороннего нижнего передне-затылочного пучка и двустороннего переднего цингулюма проекционные волокна, состоящие из двустороннего излучения передней, верхней и задней короны, двусторонней передней конечности внутренней капсулы, двусторонней внешней капсулы и левой прецентральной извилины. Не было областей белого вещества, в которых контрольная группа имела значительно более низкие значения FA по сравнению с участниками IAD.

Рисунок 1. TBSS анализ объемов фракционной анизотропии (FA).

Красные области - это регионы, где FA была значительно ниже (p <0.01, скорректировано с помощью TFCE) у подростков с расстройством интернет-зависимости (IAD) по сравнению с нормальным контролем без IAD. Для облегчения визуализации области, показывающие уменьшенную FA (красный), утолщены с помощью скрипта tbss_fill, реализованного в FSL. Итоги показаны наложенными на шаблон MNI152-T1 и средний скелет FA (зеленый). Левая часть изображения соответствует правому полушарию мозга.

DOI: 10.1371 / journal.pone.0030253.g001

Таблица 2. Нейроанатомические области со сниженным FA у подростков с расстройством интернет-зависимости по сравнению с нормальным контролем. (p <0.01, с поправкой на TFCE).

DOI: 10.1371 / journal.pone.0030253.t002

Результаты VOI

Области мозга 22, демонстрирующие значительное снижение FA в группе IAD, были экстрагированы для анализа других диффузионных индексов на основе VOI. Результаты перечислены в Таблица 3. Семнадцать из 22 VOI показали значительное увеличение Dr (p <0.05, поправка Бонферрони для 22 сравнений). Не было обнаружено значительных различий в Da ни по одному из VOI.

Таблица 3. Групповые различия в показателях диффузии по объему интересов (с поправкой на возраст).

DOI: 10.1371 / journal.pone.0030253.t003

Для 22 VOI корреляционный анализ Пирсона продемонстрировал значительную отрицательную корреляцию между значениями FA в левом колене мозолистого тела и SCARED (r = -0.621, p = 0.008, нескорректировано; Рисунок 2A), а также между значениями FA в левой наружной капсуле и YIAS (r = -0.566, p = 0.018, без коррекции;Рисунок 2B) по предметам IAD. Анализ множественной линейной регрессии показал, что влияние SCARED на FA в пределах левого колена мозолистого тела было статистически значимым (стандартизованный β = -0.621, t = -3.07, p = 0.008), но не влияние возраста, пола, образования. и другие психометрические переменные. Анализ множественной линейной регрессии также продемонстрировал, что влияние YIAS на FA внутри левой внешней капсулы было статистически значимым (стандартизованный β = −0.566, t = −2.66, p = 0.018), но не влияние возраста, пола, образования и других факторов. психометрические переменные.

Рисунок 2. Корреляционный анализ между фракционной анизотропией (FA) и поведенческими мерами в группе нарушения интернет-зависимостей (IAD).

Чтобы помочь визуализации, регионы с большими корреляциями (красные) сгущаются с использованием сценария tbss_fill, реализованного в FSL. Рисунок 2A показывает, что значения FA в левом колене мозолистого тела отрицательно коррелируют с данными, полученными при помощи Скрининга эмоциональных расстройств, связанных с тревогой у детей (SCARED) (r = -0.621, p = 0.008). Рисунок 2B показывает, что значения FA в левой внешней капсуле отрицательно коррелируют со шкалой интернет-зависимости Юнга (YIAS) (r = -0.566, p = 0.018).

DOI: 10.1371 / journal.pone.0030253.g002

Обсуждение

В этом исследовании мы использовали DTI для исследования целостности белого вещества у подростков IAD независимым от наблюдателя наблюдением за мозгом во вокселей TBSS. По сравнению с возрастом, полом и соответствием образования соответствовали субъекты IAD, значительно уменьшившие FA в орто-фронтальном белом веществе вместе с цинкулом, комиссуральными волокнами мозолистого тела, соединительными волокнами, включая нижний затылочный фасцикул, и проекционные волокна, содержащие коронное излучение, внутренняя капсула и наружная капсула (Рисунок 1 и Таблица 2). Эти результаты свидетельствуют о наличии широкого дефицита в целостности белого вещества и отражают разрушение в организации участков белого вещества в IAD, Анализ VOI показал, что снижение FA, наблюдаемое в IAD, было в основном результатом увеличения радиальной диффузии (Таблица 3), возможно, проявление демиелинизации. Кроме того, результаты корреляционных анализов показали, что FA в левом роде мозолистого тела отрицательно коррелирует с SCARED, а FA в левой внешней капсуле отрицательно коррелирует с YIAS (Рисунок 2). Эти данные свидетельствуют о том, что целостность белого вещества может служить потенциальной новой целью лечения для IAD, а FA может использоваться как квалифицированный биомаркер для понимания основных нейронных механизмов травматизма или для оценки эффективности конкретных ранних вмешательств в IAD.

Аномальная целостность белого вещества в IAD

Орбито-фронтальная кора обладает обширными связями с префронтальной, висцеромоторной и лимбической областями, а также с областями ассоциации каждой сенсорной модальности [33], Он играет критическую роль в эмоциональной обработке и связанных с зависимостью явлениях, таких как тяга, принудительно-повторяющееся поведение и неадекватное принятие решений [34], [35], В предыдущих исследованиях было обнаружено, что аномальная целостность белого вещества в орто-лобной коре часто наблюдается у субъектов, подверженных воздействию наркотических веществ, таких как алкоголь [36], кокаин [37], [38], марихуаны [39], метамфетамин [40], и кетамин [41], Наше обнаружение того, что IAD связано с нарушенной целостностью белого вещества в орто-лобных областях, согласовано с этими предыдущими результатами.

Передняя корунда коры (ACC) соединяется с лобными долями и лимбической системой, играя существенную роль в когнитивном контроле, эмоциональной обработке и тяге [42], Аномальная целостность белого вещества в переднем цигулике также постоянно наблюдалась в других формах зависимости, таких как алкоголизм [36], зависимость от героина [43], и зависимость от кокаина [38], Наблюдение за уменьшенным FA в переднем цигулиуме субъектов IAD согласуется с этими предыдущими результатами и с сообщением о том, что чрезмерное использование Интернета[17] связан с нарушением когнитивного контроля. Более интересно то, что одна и та же группа предметов IAD, как было показано, значительно уменьшила плотность серого вещества в левом АКК по сравнению с контролем [12], Аналогичные результаты были сообщены другой группой [13].

Еще одна важная структура, показывающая уменьшение FA в предметной области IAD, - это мозоль тела, который является самым большим волокнистым волокном белого вещества, соединяющим неокортексы двух полушарий [44], Передние части мозолистого тела соединяют лобные коры, а тело и сплюм соединяют теменную, временную и затылочную гомотопические области [45], Компромиссная связь волокон внутри мозолистого тела является общим нахождением у пациентов с зависимостью от веществ [46], У пациентов, зависимых от кокаина, значительно уменьшен FA в гене и ростральном теле [47] и тело и сплюн мозолистого тела [48] . Нарушители метамфетамина показали снижение целостности белого вещества в гене [49] и ростральное тело [50] мозолистого тела. Алкоголизм также связан с уменьшением FA в роде, теле и сплюне мозолистого тела [51], [52], Совсем недавно Bora et al. [53] наблюдаемые сокращения FA в genu и перешеек мозолистого тела у пациентов, зависимых от опиоидов. Наши выводы о сокращении FA главным образом в двустороннем genu и корпусе мозолистого тела в предметах IAD свидетельствуют о том, что чрезмерное использование в Интернете, похожее на злоупотребление психоактивными веществами, может повредить микроструктуру микропористого тела мозолистого тела.

По сравнению с контролем, пациенты IAD также показали значительно уменьшенное FA в передней конечности внутренней капсулы, внешней капсулы, коронарного излучения, нижнего затылочного зачатка и предцентральной извилины. Опять же, аналогичные аномалии белого вещества наблюдались и в других формах зависимости, Например, в отношении злоупотребления алкоголем сообщалось о изменениях белого вещества в передней конечности внутренней капсулы и внешней капсуле [54], [55] и опиатная зависимость [53], FA уменьшается в передней конечности внутренней капсулы, может указывать на изменения в фронтально-подкорковых цепях. Этот путь обеспечивает связи между областями таламуса / стриатума и лобной коры и включает систему, которая играет роль в вознаграждении и эмоциональной обработке [56], Внешняя капсула соединяет вентральную и медиальную префронтальную кору головного мозга с полосатым телом. Корона-излучатель состоит из волокон белого вещества, связывающих кору головного мозга с внутренней капсулой и обеспечивающих важные связи между лобными, теменными, временными и затылочными долями [57], Аномальная целостность белого вещества в коронарной радиации ранее наблюдалась в кокаине [58]и злоупотребление метамфетамином [59], и алкогольная зависимость [54], Нижний лобный затылочный фасцикул - это связный пучок, соединяющий лобный с теменной и затылочной лопастями. По сравнению со светлыми пьяницами, алкоголики имеют более низкий уровень FA в этом регионе [54], Аномальная предцентральная извилина также сообщалась в зависимости от героина [43] и марихуаны и подростков, употребляющих алкоголь [39].

В целом, наши данные показывают, что IAD имеет аномальную целостность белого вещества в областях мозга, вовлекая в эмоциональное поколение и обработку, внимание руководителей, принятие решений и когнитивный контроль. Результаты также свидетельствуют о том, что IAD может делиться психологическими и нервными механизмами с другими типами зависимости от наркомании и расстройств импульсного контроля.

Возможные механизмы снижения FA

Хотя уменьшенный FA является хорошо установленным биомаркером для нарушения целостности белого вещества, его точное нейробиологическое значение еще предстоит понять полностью. FA волокон / пучков белого вещества может зависеть от многих факторов, включая миелинизацию, размер и плотность аксонов, геометрию пути и внеклеточное пространство воды между волокнами [20], В этом исследовании мы обнаружили, что уменьшение FA в мозге пациентов IAD было обусловлено главным образом увеличением радиальной диффузии без значительных изменений в осевой диффузии (Таблица 3). Это также подтвердилось и в других формах зависимости от психоактивных веществ, таких как кокаин [60], [61], опиат[53], и злоупотребление / зависимость от метамфетамина [62], Хотя это все еще является предметом обсуждения, обычно считается, что радиальная диффузия в основном отражает целостность и толщину листов миелина, покрывающих аксоны [22], тогда как осевая диффузия может указывать на организацию структуры волокна и целостности аксонов[63], Если это предположение верно и в нашем случае, тогда можно сделать вывод, что снижение FA наблюдалось в мозге пациентов IAD, скорее всего, является проявлением нарушения целостности миелина в пораженных областях мозга.

Взаимосвязь между FA и поведенческими мерами в IAD

Поведенческая оценка показала, что предметы IAD имели значительно более высокие оценки по YIAS, SDQ, SCARED и FAD по сравнению с контролем. Эти результаты согласуются с результатами предыдущих нейропсихологических исследований по предметам IAD [9], [64], Понимание связей между целостностью белого вещества и поведенческими особенностями дает важную информацию о нейробиологических механизмах, лежащих в основе различных аспектов симптомов зависимости. Например, Пфеффербаум и его коллеги [65] сообщили о положительной корреляции между значениями FA в сплюне и рабочей памятью у хронических алкоголиков. В зависимости от кокаина наблюдалась значительная отрицательная корреляция между ФП в мозолистом переднем корпусе и импульсивностью и наблюдалась положительная корреляция между ФА и дискриминацией [47], FA в правом лобном субгирале героинозависимых субъектов было найдено отрицательно коррелированным с продолжительностью употребления героина [43], Более низкий когнитивный контроль был связан с более низким FA в гене мозолистого тела у лиц, злоупотребляющих метамфетамином [49].

В этом исследовании мы изучаем поведенческие корреляции FA-сокращения в пораженных областях мозга у субъектов IAD. Уменьшение FA в левом genu мозолистого тела пациентов IAD коррелировало значительно с увеличением показателя SCARED; в то время как более высокие оценки YIAS, по-видимому, были связаны с более серьезным нарушением целостности белого вещества в левой внешней капсуле.

SCARED - это надежный и достоверный вопросник для самостоятельного отчета, который измеряет симптомы тревожных расстройств у детей [30], Нейропсихологические исследования показали, что у подростков IAD был значительно более высокий показатель SCARED, чем у пациентов без IAD [64], Отрицательная связь между оценками SCARED и FA в левом geno мозолистого тела может возникнуть из-за нарушения связи между двусторонними префронтальными кортами, участвующими в тревожных расстройствах. YIAS оценивает степень, в которой интенсивное использование Интернета отрицательно сказывается на социальном функционировании и отношениях [26]; и это широко используемый инструмент для оценки зависимости Интернета. Предыдущие психометрические исследования продемонстрировали, что у субъектов IAD были более высокие оценки ИИАС, чем у пациентов без ИАД [9], Отрицательная корреляция между оценками YIAS и значениями FA в левой внешней капсуле подразумевала, что предметы IAD с более высокими показателями YIAS, по-видимому, имеют более низкую целостность белого вещества на фронто-временном пути, соединенном через внешнюю капсулу.

Кроме того, ассоциации между целостностью белого вещества и поведенческими особенностями указывают на новую потенциальную цель для лечения субъектов IAD, что согласуется с недавними призывами сосредоточиться на когнитивном улучшении среди зависимых групп населения, включая предметы IAD [66], [67], Недавние исследования показали, что физическое или фармакологическое лечение может улучшить целостность белого вещества. Например, Шлауг и его коллеги сообщили, что физическая терапия может улучшить целостность белого вещества в правильной языковой области и улучшить речь у пациентов с афазией с поражениями в левом языковом пространстве [68], Таким образом, выводы о значительных ассоциациях между нарушенной целостностью белого вещества в обширных регионах и более бедными нейропсихологическими показателями в субъектах IAD свидетельствуют о том, что целостность белого вещества может служить предиктором абстиненции или потенциальной новой цели лечения для IAD.

TBSS против VBM

Наше предыдущее исследование показало, что атрофия белого вещества не была в той же когорте IAD [12], и это может показаться несовместимым с результатами этого исследования. Плотность серого или белого вещества, измеренная VBM, определяется как относительная концентрация структур серого или белого вещества в пространственно нормализованных изображениях (т. Е. Доля серого или белого вещества во всех типах тканей в пределах региона), которые нельзя «путать с клеткой» плотность упаковки, измеренная цитоархитектонически " [69], В анализе DTI / TBSS значение FA используется как суррогат структурной целостности белого вещества, что может происходить через такие факторы, как миелинизация, размер и плотность аксонов, геометрия пути и внеклеточное водное пространство между волокнами [20], Следовательно, плотность и структурная целостность, полученные из VBM, измеренные DTI, представляют различные аспекты белого вещества. Могут быть области белого вещества, которые не показывают атрофию VBM, но структурно повреждены, как обнаружено измерениями FA (т. Е. Это именно так в нашем исследовании IAD) и наоборот. Принимая результаты двух исследований вместе, можно сделать вывод, что IAD в подростковом возрасте не связан с морфологическими изменениями белого вещества на макроскопическом уровне, а скорее нарушает микроструктурную целостность белого вещества, что может быть связано с демиелинизацией.

Ограничения исследования

Есть несколько ограничений, которые следует упомянуть в этом исследовании. Во-первых, диагноз ИАП был в основном основан на результатах опроса самообслуживания, что может привести к некоторой классификации ошибок. Поэтому диагноз IAD необходимо уточнить стандартизованными диагностическими инструментами для повышения надежности и достоверности. Во-вторых, хотя мы изо всех сил старались исключить сопутствующие вещества и психические расстройства, признано, что это может быть сделано недостаточно (т. Е. Не было проведено никаких анализов мочи, привычки и графики сна и ежедневная сонливость не контролировались в дизайне эксперимента) , так что наблюдаемые изменения белого вещества не могут быть отнесены к IAD как таковой. Также допускается, что это не контролируемое исследование влияния использования Интернета на структуру мозга. В-третьих, размер выборки в этом исследовании был относительно небольшим, что могло бы уменьшить мощность статистической значимости и обобщение полученных результатов. Из-за этого ограничения эти результаты следует рассматривать как предварительные, которые необходимо повторить в будущих исследованиях с большим размером выборки. Наконец, в качестве кросс-секционного исследования наши результаты не ясно демонстрируют, были ли психологические особенности предшествующими развитию IAD или были следствием чрезмерного использования Интернета. Поэтому в будущих исследованиях следует попытаться выявить причинно-следственные связи между IAD и психологическими мерами.

В заключение мы использовали DTI с TBSS-анализом для исследования микроструктуры белого вещества среди подростков IAD. Результаты показывают, что IAD характеризуется ухудшением волокон белого вещества, связывающих области мозга, которые связаны с эмоциональной генерацией и обработкой, привлечением внимания, принятием решений и когнитивным контролем. Выводы также свидетельствуют о том, что IAD может делиться психологическими и нервными механизмами с другими типами нарушений управления импульсом и наркоманией. Кроме того, ассоциации между значениями FA в областях белого вещества и поведенческими мерами указывают на то, что целостность белого вещества может служить потенциальной новой целью лечения для IAD, а DTI может быть ценным при предоставлении информации о прогнозе для IAD, а FA может быть квалифицированным биомаркером для оценки эффективности конкретных ранних вмешательств в IAD.

Благодарности

Мы благодарим двух анонимных рецензентов за их конструктивные замечания и предложения. Мы также благодарим подростков и семьи, которые так охотно участвовали в этом исследовании.

Авторские вклады

Задуманные и разработанные эксперименты: FL YZ YD JX HL. Выполняли эксперименты: YZ LQ ZZ. Проанализированы данные: FL HL. Используемые реагенты / материалы / инструменты анализа: YZ YD FL. Написал документ: FL HL.