Влияние воспроизведения видеоигр на микроструктурные свойства мозга: поперечный и продольный анализы (2016)

Верх страницы   

Введение

Игра в видеоигры (VGP) становится все более распространенной среди детей в современную эпоху.¹ VGP был связан с многочисленными предпочтительными и не предпочтительными эффектами. Причинно-следственная связь между VGP и улучшениями в некоторых типах визуального познания была относительно хорошо установлена.² С другой стороны, негативные эффекты VGP включают в себя влияние на словесную память, некоторые виды внимания, сна, обучения и знаний.^{2, 3, 4} Кроме того, в исследованиях изображений было показано, что VGP вызывает значительное высвобождение дофамина в дофаминергической системе⁵ а также зависимость.⁶

Предыдущие перекрестные исследования показали, что у детей, которые играют в большое количество видеоигр, и у профессиональных онлайн-геймеров наблюдалась повышенная толщина коры и региональный объем серого вещества в дорсолатеральной префронтальной коре (ПФК), лобном поле глаза и подобных областях.^{7, 8, 9} Однако до настоящего времени влияние VGP на развитие микроструктурных свойств у детей, особенно тех, которые связаны с негативными психологическими последствиями VGP, не выявлено. Цель этого исследования состояла в том, чтобы исследовать эту проблему посредством поперечного и продольного проспективного анализа. Используя продольное проспективное, обсервационное исследование, мы можем сосредоточиться на негативных последствиях VGP, таких как длительное нарушение развития речевых функций и изменения в системе допамина из-за длительного VGP. Эти проблемы не могут быть этически и практически исследованы в контролируемых краткосрочных интервенционных исследованиях.

Показатели средней диффузии (MD) и фракционной анизотропии (FA) диффузионного тензорного изображения¹⁰ может измерять различные микроструктурные свойства мозга. Особенно, более низкий MD отражает большую плотность ткани, такие как повышенное присутствие клеточных структур. Возможные механизмы воздействия на МД включают капилляры, синапсы, шипы и макромолекулярные белки; свойства миелина, мембраны и аксона; форма нейронов или глиа; или улучшенная организация тканей, но MD не является специфически чувствительным ни к одному из них.^{10, 11} Было показано, что изменения в MD уникально чувствительны к нейронной пластичности.^{11, 12} IВ частности, было показано, что МД в дофаминергической системе весьма чувствителен к патологическим, фармакологическим и когнитивным различиям или изменениям, связанным с дофамином.^{12, 13, 14, 15} С другой стороны, известно, что ФА относительно более тесно связаны с микроструктурными свойствами, связанными с соединением мозга, и чувствительны к увеличению толщины аксональной мембраны, диаметра и / или количества параллельной организации аксонов, а также могут отражать процесс нейронного развития. пластичность.^{10, 16} Поэтому мы использовали эти меры в этом исследовании.

Основываясь на вышеупомянутых предыдущих психологических и нейровизуальных исследованиях VGP, мы предположили, что VGP влияет на эти нервные механизмы в областях PFC и левой верхней височной и нижней лобной извилинах, которые участвуют в речевых процессах;¹⁷ орбитофронтальные и подкорковые дофаминергические системы, которые участвуют в поощрительных и мотивационных процессах;¹⁸ и гиппокамп, который участвует в памяти и сне.¹⁹ Учитывая распространенность VGP среди детей, важно выявить последствия VGP.

Верх страницы   

Материалы и методы

Тематика

Все предметы были здоровыми японскими детьми. Для полного описания см. Дополнительные методы, Согласно Хельсинкской декларации (1991), письменное информированное согласие было получено от каждого субъекта и его / ее родителей. Одобрение на эти эксперименты было получено от Институционального контрольного совета Университета Тохоку. Несколько лет (подробнее об этом интервале см. Таблица 1) после предэксперимента был проведен постэксперимент, и часть испытуемых из предэксперимента также участвовала в этом постэксперименте.

Анализы поперечных изображений были выполнены у субъектов 240 (мальчики 114 и девочки 126; средний возраст, 11.5 ± 3.1 лет; диапазон, годы 5.7 – 18.4), а анализ продольной визуализации был выполнен у субъектов 189 (мальчики 95 и девочки 94; среднее возраст, 14.5 ± 3.0 лет; диапазон, 8.4 – 21.3 лет).

Оценки психологических переменных

Как в предэксперименте, так и в постэксперименте мы измерили коэффициент интеллекта полной шкалы (FSIQ), используя японскую версию Wechsler Adult Intelligence Scale, третье издание (WAIS-III) для лиц в возрасте. 16 лет или Шкала интеллекта Векслера для детей, третье издание (WISC-III) для субъектов в возрасте <16 лет.²⁰ Тесты проводились подготовленными экзаменаторами.²¹ Мы рассчитали FSIQ, вербальный IQ (VIQ) и IQ производительности (PIQ) для каждого субъекта по их оценкам WAIS / WISC. IQ-тест Векслера является одним из наиболее широко используемых психометрических показателей когнитивной функции, и результаты этого теста надежно предсказывают различные результаты в образовании, карьере и социальных отношениях.²² Для проверки качества были рассчитаны корреляции результатов тестов до эксперимента и с результатами тестов после эксперимента и с общим внутричерепным объемом перед экспериментом (приведено в Дополнительные результаты).

В предварительном эксперименте продолжительность VGP в будние дни была собрана с использованием анкеты для самостоятельного сообщения с несколькими вариантами ответов., Были следующие восемь вариантов: 1, нет; 2, немного; 3, приблизительно 30 мин; 4, приблизительно 1 ч; 5, приблизительно 2 ч; 6, приблизительно 3 ч; 7, 4 ч; и 8, не имеют возможности рассказать. Эти варианты были преобразованы в часы VGP (выбор 1 = 0, выбор 2 = 0.25, выбор 3 = 0.5, выбор 4 = 1, выбор 5 = 2, выбор 6 = 3, выбор 7 = 4) и использовались часы VGP в статистическом анализе, описанном ниже. Данные от субъектов, которые выбрали вариант 8, были исключены из анализа, включающего часы VGP. Этот метод кажется грубым способом оценки количества VGP. Тем не менее, он широко используется и был проверен в полевых условиях (см. Обсуждение и ссылки на валидность метода в Дополнительный материал).

Далее, в качестве дополнительных ковариат, мы собрали следующую информацию: отношения с родителями, количество родителей, которые живут вместе с детьми, годовой доход семьи, образовательные квалификации обоих родителей, а также урбанистичность места (на муниципальном уровне), где жили предметы , Для получения подробной информации об этих мерах, включая подробные методы оценки, см. Наше предыдущее исследование.²³

Для учеников четвертого класса или ниже родители ответили на вопросы, касающиеся количества VGP и отношений между детьми и родителями. Для учеников пятого класса и выше дети сами отвечали на эти вопросы. Для обоснования этого выбора порога см. Дополнительные методы.

Поведенческий анализ данных

Поведенческие данные анализировали с использованием версии программного обеспечения для прогнозного анализа 22.0.0 (PASW Statistics 22; SPSS, Чикаго, Иллинойс, США; 2010). Для психологических анализов использовался односторонний множественный регрессионный анализ, чтобы исследовать предполагаемые отрицательные ассоциации между количеством VGP и VIQ в предварительном эксперименте (перекрестный анализ), а также отрицательные ассоциации между количеством VGP в предварительном эксперименте и изменениями VIQ. от предэксперимента к постэксперименту (продольный анализ), В поперечном анализе, пол, возраст (дни после рождения), годовой доход семьи, среднее количество лет для высшей образовательной квалификации родителей, лицо, ответившее на вопрос о количестве VGP, урбанистика района, в котором участник прожили, число родителей, которые жили вместе с участником и отношения с родителями были добавлены в качестве ковариат. Кроме того, в продольном анализе временной интервал между предэкспериментом и постэкспериментом и зависимая переменная анализа поперечного сечения (VIQ) были добавлены в качестве ковариат. Другие оценки IQ тестировались таким же образом. Односторонние тесты использовались для анализов, которые проверяли конкретные гипотезы (отрицательные эффекты VGP на VIQ). Это было выполнено, потому что в этих анализах проверяемые гипотезы касались того, отрицательно ли влияет VGP на вербальные функции. Кроме того, для оценок IQ, которые продемонстрировали влияние VGP в поперечном анализе, в продольном анализе использовались односторонние тесты (в соответствии с теми же указаниями, что и в перекрестном анализе).

Многочисленные поправки сравнения были применены к аналитическим результатам, которые имели отношение к цели исследования. В этих шести анализах результаты с порогом P<0.05 (с поправкой на частоту ложного обнаружения (FDR) с использованием двухэтапного заостренного метода²⁴) считались статистически значимыми. Мы считаем, что результаты значимы только тогда, когда неоткорректированные и исправленные P-значения были <0.05.²⁵

Получение и анализ изображений

Сбор данных магнитно-резонансной томографии (МРТ) проводился с использованием сканера 3-T Philips Achieva (Best, Нидерланды). Использование последовательности эхоплоскостного формирования изображения спинового эха (TR = 10 293 мс, TE = 55 мс, Δ= 26.3 мс, δ= 12.2 мс, FOV = 22.4 см, 2 × 2 × 2 мм³ воксели, срезы 60, коэффициент уменьшения SENSE = 2, количество поступлений = 1), диффузионно-взвешенные данные были собраны. Вес диффузии был изотропно распределен по направлениям 32 (b-значение = 1000 с мм^-2). Кроме того, одно изображение без диффузионного взвешивания (b-значение = 0 с мм^-2; bИзображение 0) было приобретено. Общее время сканирования было 7 мин. 17 с. Карты FA и MD были рассчитаны на основе собранных изображений с использованием имеющегося в продаже пакета для анализа тензора диффузии на MR-консоле. Для получения более подробной информации см. Дополнительные методы.

Предварительная обработка данных изображений

Предварительная обработка и анализ данных изображений были выполнены с использованием SPM8, реализованного в Matlab. В основном, мы нормализовали до и после MD и до и после FA изображения субъектов с ранее подтвержденной диффеоморфной анатомической регистрацией с помощью метода процесса регистрации на основе экспоненциальной алгебры лжи (DARTEL), затем нормализованные изображения MD были замаскированы с помощью пользовательского изображения маски Скорее всего, это будет серое или белое вещество, а нормализованные изображения ТВС были замаскированы изображением пользовательской маски, которое, скорее всего, будет белым веществом и сглажено. Подробнее см. Дополнительные методы.

Наконец, изменение сигнала в MD (или FA) между изображениями до эксперимента и после эксперимента было вычислено для каждого вокселя в пределах вышеупомянутой маски для каждого участника. Полученные в результате карты, представляющие изменение MD (или FA) между экспериментами до и после MRI ((MD после -DM до) или (FA после -FA до), затем были направлены в анализ продольной визуализации, как описано в следующий раздел.

Анализ данных визуализации всего мозга

Статистический анализ данных срезов всего мозга был выполнен с использованием SPM8. Был проведен поперечный множественный регрессионный анализ всего мозга для изучения связи между MD или FA и количеством VGP. Ковариаты были такими же, как те, которые использовались в психологических перекрестных анализах, за исключением того, что в анализах визуализации общий внутричерепной объем рассчитывался с помощью воксельной морфометрии (подробности см. Такеучи и другие²⁶) был добавлен как ковариата.

При продольном анализе MD (или FA) были проанализированы карты, представляющие изменения сигнала в MD (или FA) между изображениями до эксперимента и после эксперимента. Мы исследовали связь между изменениями MD (и FA) до эксперимента и после эксперимента и часами VGP. Ковариаты были такими же, как те, которые использовались в психологических продольных анализах, за исключением того, что в анализах визуализации общий внутричерепной объем был добавлен как ковариата, и это стало возможным благодаря воксельной основе с использованием инструмента биологического параметрического картирования (BPM) (www.fmri.wfubmc.edu).

Анализы MD были ограничены маской серого + белого вещества, которая была создана выше. Анализы ФА были ограничены маской белого вещества, созданной выше.

Многократная сравнительная коррекция анализа поперечного сечения была выполнена с использованием беспорогового усиления кластера (TFCE),²⁷ с рандомизированным (перестановками 5000) непараметрическим перестановочным тестированием через набор инструментов TFCE (http://dbm.neuro.uni-jena.de/tfce/). Мы применили порог с поправкой на семейную ошибку (FWE) P<0.05. В продольном анализе корректировка множественного сравнения была выполнена с использованием подхода FDR,²⁸ и области, которые превысили порог экстента²⁹ на основе этого порога определения кластера были зарегистрированы. Были взяты различные статистические пороги, потому что тесты перестановки (1), как правило, могут правильно контролировать ложноположительные показатели³⁰ но (2) BPM не позволяет использовать TFCE. Мы выбрали лучший доступный статистический метод для каждого анализа.

Верх страницы   

Итоги

Основные данные

Характеристики предметов показаны в Таблица 1, Продолжительность VGP в будние дни была собрана с помощью вопросника для самоотчетов, а также средних значений и s.ds. представлены в Таблица 1.

Поперечный анализ поведения

Был использован множественный регрессионный анализ, в котором использовались данные предэксперимента и с поправкой на смешанные переменные (подробности см. В разделе Методы). Эти анализы показали, что количество VGP в предэксперименте значительно и отрицательно коррелировало с VIQ в предэксперименте (Рисунок 1a, P= 0.027, без исправлений, P= 0.038, с поправкой на FDR, t= −1.930, стандартизированный коэффициент частичной регрессии (β) = - 0.120), как и ожидалось, и с FSIQ в предварительном эксперименте (P= 0.032, без исправлений, P= 0.038, с поправкой на FDR, t= -2.159, β= -0.135), но имеет тенденцию к отрицательной корреляции с PIQ в предварительном эксперименте (P= 0.061, P= 0.038, с поправкой на FDR, t= -1.879, β= -0.118).

Продольный поведенческий анализ

Был использован множественный регрессионный анализ, в котором использовались продольные данные и были исправлены смешанные переменные (подробности см. В разделе Методы). Результаты показали, что часы VGP в предэксперименте были значительно и отрицательно коррелированы с изменением VIQ между данными предэксперимента и постэксперимента (Рисунок 1b, P= 0.044, без исправлений, P= 0.038, с поправкой на FDR, t= −1.710, стандартизированный коэффициент частичной регрессии (β) = - 0.119), но имеет тенденцию отрицательно коррелировать с FSIQ в предэксперименте с изменением FSIQ между данными предэксперимента и постэксперимента (P= 0. 064, P= 0.038, с поправкой на FDR, t= -1.525, β= -0.076) и не коррелирует с изменением PIQ между данными до эксперимента и после эксперимента (P= 0. 595, P= 0.2975, с поправкой на FDR, t= -0.533, β= -0.037).

Поперечный анализ МД и ФА

Множественный регрессионный анализ показал, что часы VGP в предэксперименте значительно и положительно коррелировали с MD в предэксперименте в обширных областях серого и белого вещества в двустороннем ПФК, передней поясной извилине, латеральной и медиальной височной коре, базальных ганглиях и веретенообразной извилине (см. Таблица 2 и Цифры 2a и B для точных анатомических областей). Кроме того, имели место существенные отрицательные корреляции между часами VGP в предэксперименте и FA, главным образом в областях genu и тела мозолистого тела, двусторонняя передняя лучистая корона и правая верхняя лучистая корона (см. Таблица 3 и Цифры 2c и D для точных анатомических областей).

Продольный анализ МД и ФА

Множественный регрессионный анализ показал, что часы VGP в предэксперименте достоверно и положительно коррелировали с изменениями MD между предэкспериментом и постэкспериментом в анатомическом кластере, который включал области серого и белого вещества левой базальной ганглии, левой медиальной височной доли и двустороннего таламуса; кластер в вентральных частях ПФУ; анатомический кластер, включающий серые и белые области матки правого островка, правого путамена и правого таламуса; и анатомический кластер, включающий области серого и белого вещества левой средней и нижней височной, веретенообразной и левой затылочной долей (Цифры 3a – c, Таблица 4). Не было никаких существенных результатов, связанных с изменениями FA.

Анализы МД и психометрического интеллекта

Множественный регрессионный анализ, в котором использовались данные предэксперимента и которые были скорректированы с учетом смешанных переменных (см. Дополнительные методы для деталей) были заняты. Эти анализы показали, что FSIQ значительно и отрицательно коррелирует с MD в областях, в основном вокруг левого таламуса, левого гиппокампа, левого путамена, левого инсула, левой извилины Хешля и связанных пучков белого вещества, таких как свода, лучевая корона левого луча и левая внутренняя капсула (Рисунок 4a; Значение TFCE = 1423.1, с поправкой на TFCE P-значение = 0.0166, размер кластера = воксели 1512). Кроме того, PIQ значительно и отрицательно коррелирует с MD в широко распространенных областях серого и белого вещества в распространенных областях вокруг всего мозга (Рисунок 4c; увидеть Дополнительная таблица S5 для точных анатомических областей). VIQ существенно не коррелирует с MD в анализе всего мозга. Тем не менее, существенная тенденция наблюдалась в областях, где были отмечены эффекты FSIQ. Анализ области интереса показал, что в этой области VIQ значительно и отрицательно коррелирует с MD (Рисунок 4b; Значение TFCE = 357.31, с поправкой на TFCE P-значение = 0.002, размер кластера = воксели 1475) (для рассмотрения статистической достоверности анализа этой области интереса и демонстрации того, что ассоциации между MD и VIQ, а также PIQ в этой области формируются ассоциациями между MD и общим компоненты VIQ и PIQ, см. Дополнительные методы и Дополнительные результаты). Эти результаты предполагают, что PIQ связан с MD в широко распространенных областях и что VIQ связан с более ограниченной областью в левом полушарии. Кроме того, общий эффект PIQ и VIQ привел к влиянию FSIQ на MD в этой области.

Наблюдаемые корреляции MD с FSIQ и VIQ перекрывались с таковыми VGP в поперечном анализе, но не с таковыми в продольном анализе. Однако, когда порог для формирования кластера был ослаблен до P<0.1 с поправкой на FDR в продольном анализе VGP, сформированный кластер перекрывает корреляты MD FSIQ и VIQ.

Верх страницы  

Обсуждение

В этом исследовании мы впервые выявили влияние VGP на MD и FA у детей. Наши гипотезы были частично подтверждены, и наши поперечные и продольные исследования последовательно показали, что большее количество VGP было связано с увеличением MD в корковых и подкорковых областях и снижением вербального интеллекта.

Результаты настоящего МД и сходящиеся данные свидетельствуют о том, что чрезмерный VGP прямо или косвенно нарушает развитие предпочтительных нейронных систем, что может быть связано с задержкой развития вербального интеллекта. Настоящие результаты показали, что более длительный VGP связан с более высоким MD в обширных регионах и более низким вербальным интеллектом, как в поперечном, так и в продольном направлении. С другой стороны, во время развития MD обычно уменьшается.³¹ Кроме того, в настоящем исследовании более высокий PIQ был связан с более низким MD в обширных областях головного мозга, а более высокий FSIQ и VIQ были связаны с более низким MD в левом таламусе, левом гиппокампе, левом путамене, левом инсуле, левой извилине Хешля. и связанные пучки белого вещества. MD в областях, включающих или прилегающих к этим областям, продемонстрировал положительное влияние VGP как в поперечном, так и в продольном направлении. Эти данные свидетельствуют о том, что чрезмерный VGP прямо или косвенно нарушает развитие предпочтительных нейронных систем, что может быть связано с задержкой развития вербального интеллекта.

Предыдущие исследования предложили несколько физиологических механизмов, лежащих в основе изменений MD. Предполагается, что снижение MD отражает различные клеточные и цитоархитектонические изменения, приводящие к более высокой плотности ткани, как описано в разделе «Введение». Кроме того, было показано, что MD уникально чувствительны к нейронной пластичности, и было показано, что вышеупомянутые тканевые механизмы изменяются посредством процессов, вовлекающих нейронную пластичность.¹¹ Таким образом, обычно считается, что уменьшение MD отражает увеличение тканевых и функциональных адаптаций. Однако MD не очень специфичен для какой-либо конкретной ткани.³² Кроме того, MD может отражать уменьшение кровотока, и в некоторых случаях функциональная адаптация отражается в увеличении MD.¹² Поэтому, является ли снижение MD адаптивным изменением, должно быть определено с комплексной точки зрения, которая включает психологические меры.

Предполагается, что все идентифицированные области, в которых МД коррелировали с количеством VGP как в поперечном, так и в продольном анализе, играют уникальную роль в словесных, оперативных и исполнительных процессах; вознаграждение и мотивация; и чтение и языковые процессы, и через эти процессы VGP может прямо или косвенно привести к ранее сообщенным функциональным дефицитам. Во-первых, гиппокамп связан с процессами памяти и сна.¹⁹ Известно, что VGP ассоциируется с нарушениями сна и нарушениями в обучении, памяти и знаниях.^{3, 4} Наблюдаемые отклонения в этой области, связанные с VGP, могут быть связаны с дефицитом функций, связанных с VGP. Во-вторых, левая средняя лобная и нижняя лобная извилины играют критическую роль в исполнительных функциях, центральной системе и подсистемах рабочей памяти.³³ С другой стороны, эти процессы причинно нарушены ВГП.² В-третьих, области в базальных ганглиях, орбитофронтальной коре и островке играют различные роли в процессах вознаграждения и мотивации.^{34, 35} Интересно, что, как и психостимуляторы, VGP вызывает значительное высвобождение дофамина в дофаминергической системе.⁵ и вызывает зависимость.⁶ Дофамин, как известно, проявляет нейротоксические свойства, а избыточный дофамин повреждает ткани и клетки головного мозга.³⁶ Кроме того, предыдущее исследование потребителей психостимуляторов (метамфетамина) выявило более высокий уровень MD в областях дофаминергической системы.³⁷ Кроме того, интервенционное исследование болезни Паркинсона показало, что введение агониста дофамина L-допа приводило к увеличению MD в областях дофаминергической системы.¹⁴ Следовательно, большее количество VGP и сопутствующее увеличение высвобождения допамина связаны с более поздними изменениями MD в дофаминергической системе, сродни действию веществ, которые высвобождают дофамин. MD этих областей связан с чертами с отрицательным влиянием, тогда как чрезмерный VGP связан с пустотой или депрессивными тенденциями, когда не играют в видеоигры.³⁸ Благодаря нейронным механизмам в этих областях VGP может быть прямо или косвенно связан с ранее сообщенными функциональными нарушениями. Кроме того, в настоящем исследовании VIQ снизился в ответ на VGP, и, независимо от типа IQ, более низкий IQ был связан с более высоким MD в областях, включая дофаминергическую систему и гиппокамп. В дополнение к процессам обучения и памяти процессы мотивации играют ключевую роль в выполнении теста IQ среди детей.³⁹ Следовательно, наблюдаемые эффекты VGP на VIQ могут быть частично опосредованы этими нервными механизмами. Тем не менее, это предположения, так как настоящее исследование является продольным и неинвазивным, и у нас нет достаточных данных для обоснования этих предположений и причинно-следственных связей; будущие исследования необходимы для подтверждения этих предположений или причинно-следственных связей.

Связи между большим количеством VGP и более низким FA, а также более низким PIQ наблюдались только в поперечных анализах. Обычно считается, что более низкий уровень ФА в таких областях, как мозолистое тело, где множественные нейрональные волокна не пересекаются, представляет собой нежелательные функции тракта, которые сопровождаются снижением миелинизации аксонов и других физиологических механизмов.^{16, 40} Наблюдаемое отсутствие ассоциаций в продольном анализе можно объяснить многими причинами. Одним из них является более низкая статистическая мощность в продольном анализе из-за меньшего размера выборки или увеличенного возраста, так как дети младшего возраста проявляют большую пластичность.⁴¹ Кроме того, наиболее заметная пластичность может иметь место на начальной стадии опыта с VGP в соответствии с этими показателями, и поэтому нейронная пластичность может не наблюдаться при продольном анализе этих показателей. Последнее, но самое простое объяснение заключается в том, что VGP не оказывает заметного воздействия на эти меры. Наблюдаемая перекрестная ассоциация состояла в том, что дети с такими нейрокогнитивными характеристиками (более низкий PIQ и более низкий FA в широко распространенных регионах) играют в видеоигры в большем количестве. В связи с данными ФА, в предыдущих исследованиях изучались характеристики ФА у пациентов с интернет-зависимостью.^{42, 43} Эти исследования имеют отношение к текущим результатам, потому что интернет-зависимость слабо связана с количеством VGP,⁴⁴ возможно из-за онлайн-игр. Хотя результаты этих двух исследований противоречивы, один из них обнаружил, что пациенты с интернет-зависимостью имеют более низкий уровень ФА в префронтальных областях, включая передние части мозолистого тела. Кроме того, в этом исследовании использовалась анкета для связанных с тревогой эмоциональных расстройств у детей.⁴⁵ и продемонстрировали, что у пациентов с интернет-зависимостью наблюдаются более серьезные эмоциональные проблемы и что эти проблемы были связаны с ФА в переднем мозолистом теле. Хотя предыдущие исследования показали, что структурные корреляты серого вещества количества VGP не были связаны с интернет-зависимостью,⁴⁴ Возможно, что данные ФА имеют общие патогенные механизмы с интернет-зависимостью (такие как уязвимость и / или приобретенные признаки зависимости / эмоциональные проблемы). Эти возможности следует изучить в будущих исследованиях.

Настоящие исследования расширили наше понимание прямых или косвенных эффектов VGP у детей. Как описано в предыдущих исследованиях, предыдущие нейровизуализации довольно последовательно показали положительную корреляцию между количеством VGP и количеством серого вещества в DLFPC, и это в целом считалось положительным результатом..^{7, 8, 9} Сходная тенденция между количеством VGP и региональным объемом серого вещества в левой дорсолатеральной PFC (T= 3.27, 689 мм³, P<0.0025) наблюдалось в поперечном анализе этого исследования. В этом анализе VBM-анализ выполняли с использованием тех же ковариат, которые использовались в этом исследовании (подробности о методах предварительной обработки см. В Takeuchi. и другие²⁶). Тем не менее, дополнительные исследования показали, что увеличение серого вещества, связанное с компьютерным опытом у детей и молодых людей, имеет негативные психологические последствия..^{26, 46} В настоящих исследованиях были изучены прямые или косвенные эффекты VGP с точки зрения ФА, МД и вербального интеллекта, а также были подтверждены негативные аспекты VGP у более молодых субъектов.

Настоящее исследование имело некоторые ограничения. Во-первых, это не было интервенционным исследованием и, следовательно, включает некоторые общие ограничения наблюдательных эпидемиологических исследований. Это исследование включало продольный анализ и не содержало некоторых ограничений (например, вероятность того, что ассоциации между вербальным интеллектом и VGP были вызваны склонностью детей с низким интеллектом играть в видеоигры). Однако настоящие результаты все еще не могут доказать, что VGP непосредственно вызвал наблюдаемые изменения. Вполне возможно, что многочисленные факторы окружающей среды, которые не могли быть исправлены в анализах, вызвали наблюдаемые изменения. Также возможно, что сокращение количества ежедневных действий (например, учеба, чтение, беседы с другими людьми и физические упражнения) было заменено временем, проведенным в VGP. Это более верно для детей, потому что дети проводят свое время довольно равномерно в будние дни (например, в школе). В течение оставшегося времени, когда некоторые виды деятельности увеличиваются, другие виды деятельности, как правило, одновременно уменьшаются. Учитывая эту природу, неправильно корректировать эти действия в множественном регрессионном анализе. Следует также помнить, что у детей время, проведенное в VGP, отражает уменьшение времени, затрачиваемого на словесные действия (или упражнения), и некоторые из наблюдаемых эффектов могли быть опосредованы такими эффектами. Даже если бы это было так, мы не думаем, что цель этого исследования не была достигнута, поскольку время, проведенное в VGP, отражает характер времени, проведенного в VGP в реальной жизни. Другими словами, в отличие от экспериментальных настроек, в реальной жизни, даже если определенная видеоигра оказывает благотворное влияние на определенные функции, значительное время, затрачиваемое на игру, должно заменить другие полезные действия, такие как учеба и физические упражнения. Для дальнейшего рассмотрения этого вопроса и оценки воздействия спорта см. Дополнительные методы и результаты. Кроме того, также возможно, что количество VGP отражало другие нарушения (зависимость от VGP и низкая мотивация к академической или социальной деятельности) и что такие нарушения влияют на нейрокогнитивные функции. Альтернативно, когда большее количество VGP прогрессирует к игровой зависимости, это может повлиять на нейрокогнитивные функции. Будущие исследования должны быть проведены, чтобы рассмотреть эти причинные механизмы. Для дальнейшего обсуждения этого вопроса см. Дополнительные методы, Кроме того, в этом исследовании мы также использовали проверенную и широко используемую, но грубую когнитивную меру (тест IQ по Векслеру), и мы не собирали данные, которые могли бы конкретно оценить социально-эмоциональные показатели. Влияние VGP на эти специфические функции, а также их связь с мерами диффузионного тензорного изображения должны быть исследованы в будущих исследованиях. Кроме того, исследования показали, что определенные видеоигры (например, жестокие, пространственные и стратегические игры) имеют определенные специфические эффекты.⁴⁷ Поскольку цель нашего исследования не решала эти проблемы, мы не собирали данные, необходимые для исследования таких эффектов; Однако эти эффекты могут быть изучены в будущем. Одним из общих ограничений такого рода структурных исследований воздействия факторов окружающей среды на нервные и когнитивные механизмы является то, что структурные изменения не отражают непосредственно функциональные изменения в выявленных областях, которые связаны с когнитивными функциями. Таким образом, наше исследование не может напрямую объяснить, как MD корреляты количества VGP в идентифицированных областях связаны с наблюдаемыми когнитивными функциональными коррелятами количества VGP и других когнитивных функций.

В заключение, увеличение VGP прямо или косвенно связано с задержкой развития MD в обширных областях мозга, а также с вербальным интеллектом. Ранее сообщалось о широком спектре полезных эффектов VGP,⁴⁸ и видеоигры могут быть полезны в определенных условиях (например, пожилые люди, определенные типы игр). Однако настоящее исследование расширило наше понимание VGP как повседневной привычки детей и показало, что условия, в которых дети играют в видеоигры в течение длительных периодов времени, могут привести к неблагоприятному нейрокогнитивному развитию, по крайней мере, с определенной точки зрения.

Верх страницы   

Конфликт интересов

Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов.

Верх страницы   

Рекомендации

1. Шариф И., Сарджент Дж. Д. Связь между воздействием телевидения, кино и видеоигр на успеваемость в школе. Педиатрия 2006; 118: e1061 – e1070. | Статья | PubMed |
2. Барлетт С.П., Андерсон Калифорния, Swing EL. Эффекты видеоигр - подтвержденные, предполагаемые и спекулятивные: обзор доказательств. Simulat Gaming 2008; 40: 377–403. | Статья |
3. Ананд В. Исследование управления временем: взаимосвязь между использованием видеоигр и показателями успеваемости. Cyberpsychol Behav 2007; 10: 552–559. | Статья | PubMed |
4. Dworak M, Schierl T, Bruns T, Strüder HK. Влияние чрезмерного чрезмерного воздействия компьютерных игр и телевидения на режим сна и память детей школьного возраста. Педиатрия 2007; 120: 978–985. | Статья | PubMed |
5. Кёпп М.Дж., Ганн Р.Н., Лоуренс А.Д., Каннингем В.Дж., Дагер А., Джонс Т. и др.. Доказательства выброса дофамина в полосатом теле во время видеоигры. Nature 1998; 393: 266–268. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
6. Вайнштейн AM. Зависимость от компьютера и видеоигр - сравнение между пользователями игр и пользователями, не играющими в игры. Am J «Злоупотребление алкоголем и наркотиками, 2010 г.»; 36: 268–276. | Статья | PubMed |
7. Кюн С., Лоренц Р., Банашевски Т., Баркер Г.Дж., Бюхель С., Конрод П.Дж. и др.. Положительная связь игры в видеоигры с толщиной левой лобной коры головного мозга у подростков. PLoS One 2014; 9: e91506. | Статья | PubMed |
8. Хён ГДж, Шин Ю.В., Ким Б.Н., Чеонг Дж.Х., Джин С.Н., Хан Д.Х. Увеличенная толщина коркового слоя у профессиональных онлайн-геймеров. Psychiatry Investig 2013; 10: 388–392. | Статья | PubMed |
9. Хан DH, Лю И.К., Реншоу П.Ф. Дифференциальные региональные объемы серого вещества у пациентов с зависимостью от онлайн-игр и профессиональных геймеров. J Psychiatr Res 2012; 46: 507–515. | Статья | PubMed |
10. Болье С. Основы анизотропной диффузии воды в нервной системе - технический обзор. ЯМР Биомед 2002; 15: 435–455. | Статья | PubMed | ISI |
11. Саги Ю., Тавор И., Хофштеттер С., Цур-Мориосеф С., Блюменфельд-Кацир Т., Ассаф Ю. Обучение на скоростной трассе: новое понимание нейропластичности. Neuron 2012; 73: 1195–1203. | Статья | PubMed | CAS |
12. Такеучи Н, Таки Y, Ноути Р, Хашизуме Н, Секигучи А, Котозаки Y и др.. Тренировка рабочей памяти влияет на средний коэффициент диффузии в дофаминергической системе. Brain Struct Funct 2014; 220: 3101–3111. | Статья | PubMed |
13. Такеучи Н, Таки Y, Секугучи А, Хашизуме Н, Ноути Р, Сасса Y и др.. Средняя диффузия бледного шара, связанная с вербальным творчеством, измеряется дивергентным мышлением и темпераментом, связанным с творчеством, у молодых здоровых взрослых. Hum Brain Mapp 2015; 36: 1808–1827. | Статья | PubMed |
14. Разек А.А., Элмонги А., Хазем М., Закарейя С., Габр В. Эффект леводопы при идиопатической болезни Паркинсона на кажущееся значение коэффициента диффузии в головном мозге. Акад. Радиол 2011; 18: 70–73. | Статья | PubMed |
15. Перан П, Керубини А, Ассогна Ф, Пирас Ф, Кватрокки С, Пеппе А и др.. Маркеры магнитно-резонансной томографии нигростриатной сигнатуры болезни Паркинсона. Brain 2010; 133: 3423–3433. | Статья | PubMed |
16. Такеучи H, Секигучи A, Таки Y, Йокояма S, Йомогида Y, Комуро N и др.. Тренировка рабочей памяти влияет на структурную связность. J Neurosci 2010; 30: 3297–3303. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
17. Friederici AD, Rueschemeyer SA, Hahne A, Fiebach CJ. Роль левой нижней лобной и верхней височной коры в понимании предложений: локализация синтаксических и семантических процессов. Cereb Cortex 2003; 13: 170–177. | Статья | PubMed |
18. Мудрый РА. Дофамин, обучение и мотивация. Nat Rev Neurosci 2004; 5: 483–494. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
19. Моррелл MJ, McRobbie DW, Quest RA, Cummin AR, Ghiassi R, Corfield DR. Изменения морфологии головного мозга, связанные с синдромом обструктивного апноэ во сне. Sleep Med 2003; 4: 451–454. | Статья | PubMed |
20. Азума Х, Уэно К, Фудзита К, Маекава Х, Исикума Т, Сано Х. Японская шкала интеллекта Векслера для детей, 3rd (edn). Nihon Bunka Kagakusha: Токио, Япония, 1998.
21. Fujita K, Maekawa H, Dairoku H, Yamanaka K. Японская шкала интеллекта взрослых Векслера, 3rd (edn). Nihon Bunka Kagakusha: Токио, Япония, 2006.
22. Танака Х., Монахан К.Д., Печать ДР. Снова пересмотрена максимальная частота пульса, предсказанная возрастом. J Am Coll Cardiol 2001; 37: 153–156. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
23. Такеучи Н, Таки У, Хашизуме Н, Асано К, Асано М, Сасса У и др.. Влияние взаимодействия родителей и детей на структуры мозга: поперечный и продольный анализ. J Neurosci 2015; 35: 2233–2245. | Статья | PubMed |
24. Benjamini Y, Krieger AM, Yekutieli D. Адаптивные линейные повышающие процедуры, которые контролируют частоту ложного обнаружения. Биометрика 2006; 93: 491–507. | Статья | ISI |
25. Пайк Н. Использование коэффициентов ложных открытий для множественных сравнений в экологии и эволюции. Методы Ecol Evol 2011; 2: 278–282. | Статья |
26. Такеучи Н, Таки У, Хашизуме Н, Асано К, Асано М, Сасса У и др.. Влияние просмотра телевидения на структуры мозга: поперечный и продольный анализ. Cereb Cortex 2015; 25: 1188–1197. | Статья | PubMed |
27. Смит С. М., Николс Т. Е.. Безпороговое улучшение кластера: решение проблем сглаживания, пороговой зависимости и локализации в кластерном выводе. Neuroimage 2009; 44: 83–98. | Статья | PubMed | ISI |
28. Дженовезе CR, Лазар Н.А., Николс Т. Пороговое значение статистических карт в функциональной нейровизуализации с использованием коэффициента ложного обнаружения. Neuroimage 2002; 15: 870–878. | Статья | PubMed | ISI |
29. Фристон К.Дж., Холмс А., Полайн Дж. Б., Прайс С.Дж., Фрит CD. Обнаружение активаций в ПЭТ и фМРТ: уровни логического вывода и мощности. Neuroimage 1996; 4: 223–235. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
30. Hayasaka S, Phan KL, Liberzon I, Worsley KJ, Nichols TE. Нестационарный вывод размера кластера с помощью методов случайного поля и перестановки. Neuroimage 2004; 22: 676–687. | Статья | PubMed | ISI |
31. Таки Y, Thyreau B, Hashizume H, Sassa Y, Takeuchi H, Wu K и др.. Линейные и криволинейные корреляции объема белого вещества мозга, фракционной анизотропии и среднего коэффициента диффузии с возрастом с использованием анализа на основе вокселей и областей интереса у 246 здоровых детей. Hum Brain Mapp 2013; 34: 1842–1856. | Статья | PubMed |
32. Джонс Д.К., Кнёше Т.Р., Тернер Р. Целостность белого вещества, количество волокон и другие заблуждения: что можно и чего нельзя делать при диффузной МРТ. Neuroimage 2013; 73: 239–254. | Статья | PubMed | ISI |
33. Баддели А. Рабочая память: оглядываться назад и смотреть вперед. Nat Rev Neurosci 2003; 4: 829–839. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
34. Шульц В., Тремблей Л., Холлерман-младший. Обработка вознаграждения в орбитофронтальной коре и базальных ганглиях приматов. Cereb Cortex 2000; 10: 272–283. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
35. Такеучи H, Таки Y, Ноучи R, Секигучи A, Котозаки Y, Мияучи C и др.. Региональная плотность серого вещества связана с мотивацией достижения: данные морфометрии на основе вокселей. Brain Struct Funct 2014; 219: 71–83. | Статья | PubMed |
36. Ченг Нн, Маэда Т, Куме Т, Канеко С, Кочияма Н, Акаике А и др.. Дифференциальная нейротоксичность, вызванная L-DOPA и дофамином в культивируемых нейронах полосатого тела. Brain Res 1996; 743: 278–283. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
37. Аликата Д., Чанг Л., Клоак С., Эйб К., Эрнст Т. Более высокая диффузия в полосатом теле и более низкая фракционная анизотропия в белом веществе потребителей метамфетамина. Psychiatry Res 2009; 174: 1–8. | Статья | PubMed | ISI |
38. Гриффитс, доктор медицины, Мередит А. Зависимость от видеоигр и ее лечение. J Contemp Psychother 2009; 39: 247–253. | Статья |
39. Дакворт А.Л., Куинн П.Д., Линам Д.Р., Лобер Р., Стаутхамер-Лебер М. Роль тестовой мотивации в тестировании интеллекта. Proc Natl Acad Sci 2011; 108: 7716–7720. | Статья | PubMed |
40. Такеучи H, Таки Y, Сасса Y, Hashizume H, Секигучи A, Фукусима A и др.. Структуры белого вещества, связанные с творчеством: данные визуализации тензора диффузии. Neuroimage 2010; 51: 11–18. | Статья | PubMed |
41. Bengtsson SL, Nagy Z, Skare S, Forsman L, Forssberg H, Ullén F. Обширные занятия на фортепиано имеют специфические для региона эффекты на развитие белого вещества. Nat Neurosci 2005; 8: 1148–1150. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
42. Лин Ф, Чжоу Ю, Ду Ю, Цинь Л, Чжао З, Сюй Дж и др.. Нарушение целостности белого вещества у подростков с расстройством интернет-зависимости: исследование пространственной статистики на основе трактатов. PLoS One 2012; 7: e30253. | Статья | PubMed |
43. Юань К, Цинь В, Ван Г, Цзэн Ф, Чжао Л, Ян Х и др.. Нарушения микроструктуры у подростков с интернет-зависимостью. PLoS One 2011; 6: e20708. | Статья | PubMed | CAS |
44. Kühn S, Gallinat J. Количество видеоигр на протяжении всей жизни положительно связано с энторинальным, гиппокампальным и затылочным объемом. Mol Psychiatry 2014; 19: 842–847. | Статья | PubMed |
45. Бирмахер Б, Хетарпал С, Брент Д, Калли М, Балах Л, Кауфман Ж и др.. Экран эмоциональных расстройств, связанных с тревожностью ребенка (SCARED): построение шкалы и психометрические характеристики. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry 1997; 36: 545–553. | Статья | PubMed |
46. Ли В, Ли Ю, Ян В, Вэй Д, Ли В, Хитчман Г и др.. Структуры мозга и функциональные связи, связанные с индивидуальными различиями в интернет-тенденциях у здоровых молодых людей. Neuropsychologia 2015; 70: 134–144. | Статья | PubMed |
47. Green CS, Bavelier D. Экшн-видеоигра изменяет визуальное избирательное внимание. Nature 2003; 423: 534–537. | Статья | PubMed | ISI | CAS |
48. Пауэрс К.Л., Брукс П.Дж., Олдрич Н.Дж., Палладино М.А., Альфиери Л. Влияние видеоигр на обработку информации: метааналитическое исследование. Psychon Bull Rev 2013; 20: 1055–1079. | Статья | PubMed | ISI |
49. Мальджиан Дж. А., Лауриенти П. Дж., Бурдетт Дж. Х. Несоответствие прецентральной извилины в электронных версиях атласа Талаирах. Neuroimage 2004; 21: 450–455. | Статья | PubMed | ISI |
50. Мальджян Дж. А., Лауриенти П. Дж., Крафт РА, Бурдетт Дж. Х. Автоматизированный метод нейроанатомического и цитоархитектонического атласа опроса наборов данных фМРТ. Neuroimage 2003; 19: 1233–1239. | Статья | PubMed | ISI |
51. Цурио-Мазойер Н, Ландо Б, Папатанассиу Д, Кривелло Ф, Этард О, Делькруа Н и др.. Автоматическая анатомическая маркировка активаций в SPM с использованием макроскопической анатомической парцелляции мозга одного пациента MNI MRI. Neuroimage 2002; 15: 273–289. | Статья | PubMed | ISI | CAS |

Верх страницы    

Благодарности

Мы благодарим Юки Ямаду за использование МРТ-сканера, Кейко Окимото за помощь в проведении эксперимента и Юрико Сузуки из Philips за советы по диффузионно-взвешенной визуализации. Мы также благодарим участников исследования, других экзаменаторов психологических тестов и всех наших коллег в Институте развития, старения и рака и в Университете Тохоку за их поддержку. Это исследование было поддержано JST / RISTEX и JST / CREST. Мы благодарим Энаго (www.enago.jp) для обзора английского языка.