Комментарии: fMRI-сканирование обнаруживает аномалии в мозгах тех, у кого есть интернет-зависимость.
Chin Med J (Engl). 2010 Jul; 123 (14): 1904-8.
Liu J, Gao XP, Osunde I, Li X, Zhou SK, Zheng HR, Li LJ.
Источник
Институт психического здоровья, второй Xiangya Hosipital, Центральный Южный университет, Чанша, Хунань 410011, Китай.
Абстрактные:
Задний план:
Расстройство, связанное с добавлением Интернета (IAD), в настоящее время становится серьезной проблемой психического здоровья среди китайских подростков. Однако патогенез IAD остается неясным. Целью данного исследования был применен метод региональной однородности (ReHo) для анализа энцефалической функциональной характеристики студентов IAD в состоянии покоя.
Методы:
Функциональное магнитное резонансное изображение (fMRI) было выполнено в студентах 19 IAD и контролерами 19 в состоянии покоя. Метод ReHo использовался для анализа различий между средним ReHo в двух группах.
Результаты:
В группе IAD были обнаружены следующие повышенные области мозга ReHo по сравнению с контрольной группой: мозжечок, мозговой мозг, правая поясница, двусторонний параперпокамп, правая лобная доля (ректальная извилина, нижняя лобная извилина и средняя лобная извилина), левая верхняя лобная извилина, левая предрегуляция , правая постцентральная извилина, правая средняя затылочная извилина, правая нижняя временная извилина, левая верхняя временная извилина и средняя временная извилина. Уменьшенные области мозга ReHo не были обнаружены в группе IAD по сравнению с контрольной группой.
Выводы:
Существуют аномалии в региональной однородности студентов IAD по сравнению с контролем и усилением синхронизации в большинстве энцефальных регионов. Результаты отражают функциональное изменение мозга у студентов IAD. Связи между усилением синхронизации между мозжечком, мозговым стволом, лимбической лопастью, лобной долей и апикальной долей могут быть относительно путей вознаграждения.
За последние несколько лет использование Интернета значительно возросло. Данные из Информационного центра интернет-сети Китая (по состоянию на декабрь 31, 2008) показали, что 298 миллионов человек вышли в интернет, из которых 60% были подростками ниже 30 лет. С этим парящим числом пользователей Интернета проблема расстройства интернет-зависимости вызвала большое внимание со стороны психиатров, педагогов и общественности. Нарушение интернет-расстройства в настоящее время становится серьезной проблемой психического здоровья среди китайских подростков. Chou и Hsiao1 сообщили, что распространенность интернет-зависимости среди студентов из Тайваня составляла 5.9%. Ву и Zhu2 определили 10.6% китайских студентов в качестве интернет-наркоманов. Однако патогенез IAD остается неясным.
Однако состояние покоя fMRI привлекло больше внимания, потому что участникам исследования предлагается просто оставаться неподвижными и закрывать глаза во время сканирования fMRI. Поэтому состояние покоя fMRI имеет практическое преимущество клинического применения. В настоящем исследовании fMRI состояния покоя новый метод региональной гомогенности (ReHo) использовался для анализа сигнала уровня кислорода, зависящего от уровня кислорода (BOLD) мозга. 3 Надеется, что состояние покоя fMRI позволит получить новое представление о патофизиологии IAD.
МЕТОДЫ
Тематика
Согласно модифицированным критериям YDQ по Beard and Wolf, 3 с июля 2008 до мая 2009, 19 IAD (самцы 11 и самцы 8, средний возраст (21.0 ± 1.3) лет с диапазоном от 18 до 25 лет) и 19 по полу (средний возраст (20.0 ± 1.8) лет с диапазоном от 18 до 25 лет) прошел МРТ в состоянии покоя в нашей больнице. Субъекты были правыми, как измерено Эдинбургским инвентарем. Ни один субъект не принимал никаких лекарств, которые могли бы повлиять на возбудимость мозга. У всех испытуемых было нормальное неврологическое обследование. Они соответствовали следующим критериям включения: 1), верхние критерии 5 должны быть выполнены в Диагностической анкете для интернет-зависимости (Beard3- «5 + 1 критерии») и соответствовать любому из остальных трех критериев. 2) длительность атаки была ≥6 часов в день в течение 3 месяцев. 3) значительно ухудшилась, в том числе снижение академической успеваемости, неспособность поддерживать нормальное школьное обучение. Субъекты не сообщили об истории неврологических заболеваний шизофрении, депрессии и зависимости от психоактивных веществ или психических расстройств. Статистически значимой разницы между возрастом, полом или уровнем образования между группой IAD и контрольной группой не было. Исследовательский комитет второго Xiangya Hosipital, связанный с Университетом Центрального Юга, одобрил исследование. Все испытуемые дали свое письменное информированное согласие на исследование.
МРТ-скрининг
Изображения были получены на сканере Siemens Tesla Trio Tim 3.0T с высокоскоростными градиентами. Голова участника располагалась стандартной катушкой для головы. Для ограничения движения головы была предусмотрена прокладка из пеноматериала. Осевые Т1- и Т2-взвешенные изображения высокого разрешения были получены у каждого объекта. Во время фМРТ в состоянии покоя испытуемых просили держать глаза закрытыми, оставаться неподвижными или ни о чем конкретном. Для анатомической визуализации T1 в осевом направлении использовались следующие параметры: 3080/12 мс (TR / TE), 36 срезов, матрица 256 × 256, поле зрения 24 см (FOV), толщина сечения 3 мм и зазор 0.9 мм, 1 NEX, угол переворота = 90. В тех же местах, что и анатомические срезы, были получены функциональные изображения с использованием последовательности эхопланарных изображений со следующими параметрами: 3000/30 мс (TR / TE), 36 срезов, матрица 64 × 64, поле зрения 24 см (FOV), Толщина секции 3 мм и зазор 0.9 мм, 1 NEX, угол поворота = 90. Каждое сканирование фМРТ длилось 9 минут.
статистический анализ
Данные фМРТ каждого испытуемого содержали 180 временных точек. Первые пять временных точек данных фМРТ были отброшены из-за нестабильности исходного сигнала МРТ и адаптации участников к окружности, оставив 175 томов. Остальные 175 томов были предварительно обработаны с использованием программного обеспечения Statistical Parametric Mapping 2 (SPM2) (Лондонский университет, Великобритания). Они были скорректированы по времени среза и выровнены по первому изображению каждого сеанса для коррекции движения, пространственно нормализованы к MNI и сглажены гауссовым фильтром с полной шириной 8 мм на полувысоте (FWHM) для уменьшения шума и остаточных различий. в гиральной анатомии. Все субъекты имели максимальное смещение менее 0.5 мм по осям X, Y, Z и 1.0 ° движения ангилара в течение всего сканирования фМРТ. Ни один субъект не был исключен. Временной фильтр (0.01 Гц <f <0.08 Гц) применялся для удаления низкочастотных дрейфов и физиологического высокочастотного шума.
Мы использовали коэффициент согласования Кендалла (KCC) 4 для измерения региональной однородности временного ряда данного воксела с его ближайшими 26 соседними вокселами по вокселам. KCC можно рассчитать по следующей формуле:
Где W - KCC кластера, варьируется от 0 до 1; Ri - суммарный ранг i-й временной точки, n - количество временных точек каждого временного ряда вокселей (здесь n = 175); = ((n + 1)) / 2 - среднее значение Ri; k - количество вокселей в кластере (здесь k = 27). Индивидуальная W-карта была получена на воксельной основе для каждого набора данных субъектов. Вышеупомянутая программа была написана в Matrix Laboratory (MATLAB, MathWorks Inc., Натик, США).
Для изучения разницы ReHo между IAD и контролями был проведен двухвыборочный t-тест второго уровня со случайным эффектом на отдельных картах ReHo по принципу воксель за вокселем. Результирующая статистическая карта была установлена на комбинированном пороге P <0.001 и минимальном размере кластера 270 мм3, что приводит к скорректированному порогу P <0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Для всех испытуемых не было обнаружено значительных патологических изменений с МРТ с высоким разрешением T1 и T2. Группа IAD показала увеличенные области мозга в ReHo в состоянии покоя по сравнению с контрольными. Увеличенный ReHo распределялся по мозжечке, стволу мозга, правильной изгибному изгибу, двустороннему парафтопакампу, правой лобной доле (ректальная извилина, нижняя лобная извилина и средняя лобная извилина), левая верхняя фронтальная извилина, левый precuneus, правая постцентральная извилина, правая средняя затылочная извилина , правая нижняя временная извилина, левая верхняя временная извилина и средняя временная извилина. Уменьшенный ReHo в группе IAD не был найден (рисунок и таблица).
Рисунок. Различные области мозга с повышенным ReHo на комбинированных изображениях IAD и элементов управления, полученных программой SPM2. А: мозжечок. B: ствол мозга. C: правая поясная извилина. D: правый парагиппокамп. E: левый парагиппокамп. F: левая верхняя лобная извилина. Эти регионы имеют более высокое значение ReHo: IADs> controls. Л: слева. Р: Верно. Синий крестообразный представляет собой области мозга активности. Одновыборочный t-тест выполнялся на отдельных картах ReHo по принципу «воксель за вокселем» между IAD и контролями. Данные двух групп были протестированы с использованием двухвыборочного t-критерия. Окончательная статистическая карта была установлена на комбинированном пороге P <0.001 и минимальном размере кластера 270 мм3, что приводит к скорректированному порогу P <0.05.
Таблица. Области головного мозга с аномальной региональной однородностью в IADs по сравнению с контрольными
ОБСУЖДЕНИЕ
Метод ReHo о fMRI
Метод ReHo - новый способ анализа данных fMRI в состоянии покоя. 4 Основная гипотеза теории метода ReHo заключается в том, что данный воксел временно похож на своих соседей. Он измеряет ReHo временного ряда регионального сигнала BOLD. Поэтому ReHo отражает временную однородность регионального сигнала BOLD, а не его плотность. ReHo может обнаруживать активность в разных областях мозга. Метод ReHo уже успешно применяется к изучению паркинсона, болезни Альцгеймера, депрессии, расстройств гиперактивности дефицита внимания, шизофрении и эпилепсии. 5-10 Однако ни один из них не обнаружил активности мозга IAD с использованием состояния покоя fMRI.
Характеристики и значение увеличенных областей мозга ReHo в IAD по сравнению с контрольными
По сравнению с контрольными группами экспериментальная группа обнаружила, что увеличенные области мозга ReHo распределялись по мозжечке, стволу мозга, правой челюстной извилине, двустороннему параперпокампусу, правой лобной доле (ректальная извилина, нижняя лобная извилина и средняя лобная извилина), левая верхняя лобная извилина , левый предрегулярный, правая постцентральная извилина, правая средняя затылочная извилина, правая нижняя временная извилина, левая верхняя временная извилина и средняя временная извилина. Это представляет собой увеличение нервной деятельности.
Исследования показали, что мозжечок имеет высокоуровневые когнитивные функции, 11-12, такие как знание языка и т. Д. Существует обширная функциональная связь между мозжечком и мозгом, что помогает в некоторой степени регулировать когнитивную активность, мышление и эмоции. Существует волокнистый сустав между mesencephalon и мозжечком, мозжечком и таламусом, мозжечком и головным мозгом, например префронтальной доле. Исследователи обнаружили корреляции между структурными аномалиями мозжечка и клиническим проявлением определенных психических заболеваний. Исследования 13 выявили у пациентов с шизофренией, что префронтальный лоб-мозжечок и соединения мозжечка-таламуса были ослаблены, но соединение таламуса с префронтальной долей было увеличено. 14
Зубчатая извилина, принадлежащая лимбической системе, расположена в верхней части мозолистого тела. Он вместе с парафтопампальной извилиной считался переходной областью гетеротипической коры и неокортекса, которая также была известна как мезококк. Передний cingutate регулирует реакции и служит в качестве сенсорного интегратора в регулировании состояния. Передняя пунктуальная первичная функция - это контроль конфликта. Задний цингулат был вовлечен в процесс визуального восприятия и сенсомотор. 15-18
Mesencephalon и subiculum hippocampi играют бессильную роль в мезолимбической дофаминергической системе. Вентральное тегментальное ядро является важной частью пути награды, и между мезенцефалином и мозжечком имеются обширные связи, а также мезенцефалин и головной мозг. Усиление синхронизации реактивности мезенцефалона, мозжечка, извилины извилины и парафтопампальной извилины согласуется с пулом обогащения добавок. Он указал, что в определенной степени усиливаются связи полезного пути в IAD.
Исследование выявило увеличение ReHo во временной области и затылочной области, что предполагает повышенную синхронизацию в группе IAD, чем контрольная группа. Это может быть вызвано поведением наркомана, например, часто контактируя с сетевым изображением, предаваясь шумной интернет-баре или звуку игры. Оптический и слуховой центр, которые многократно стимулировались в течение длительного времени, легко возбуждаются или имеют повышенную возбудимость. Основная функция височной доли заключается в регулировании восприятия чувств, включая визуальную и слуховую обработку через первичную и вторичную ассоциированную кору. Увеличенное ReHo в коре височной доли, служит положительным усиливающим фактором, чтобы проявить себя как интернет-наркоман. Повторяющееся поведение, просматривающееся в Интернете IAD, заслуживает дальнейшего изучения.
По данным fMRI, Bartzokis et al19 обнаружил, что объем лобной доли и височной доли значительно снижен у лиц, страдающих кокаином и амфетамином, тогда как серое вещество височной доли у лиц, зависимых от кокаина, заметно уменьшилось с возрастом. Он показал, что зависимость кокаина может ускорить снижение серого вещества височной доли, а уменьшение лобной доли и височной доли может быть идентификационным маркером поведения зависимости. Вариация ReHo в коре височной доли интернет-наркомана может быть ранним признаком изменения структуры барина и в некоторой степени может означать ненормальность функции мозга. Modell et al20 обнаружил активацию в хвостовом ядре, корпусах стриата, таламенценфале, коре лобной доли у алкоголя и наркомании с помощью МРТ. Tremblay и Schultz21 обнаружили, что функция орбитальных гири лобной доли и вознаграждения и дробь орбитальных гири лобной доли могут приводить к уменьшению торможения и импульса.
По сравнению с обычным человеком, увеличение ReHo в определенных областях лобной доли и теменной доли проявляет дополнительную синхронизацию, чем обычно наблюдается. Кора лобной доли, которая является наиболее сложной и высокоразвитой областью неокортекса, принимает афферентные нервные волокна из теменной доли, височной доли, затылочной доли и сенсорной латеральной ассоциации коры вблизи Brodman 1, 2 и 3, а также как лимбическая латеральная ассоциация коры, в том числе личинка извилины, парафтопакампальная извилина и чьи эфферентные нервные волокна проецируются на стриатум и пон. Это основная область мозга для контроля импульсов. 22-24
Различные исследования показали, что париетальная доля имела согласованные отношения с visuospatial задачей. Изменение положения соответствующего объекта могло привести к сильной активации верхней теменной коры с обеих сторон. 25,26 По fMRI Zheng et al27 обнаружил, что апикальная доля играет доминирующую роль когда мозг имел дело с кратковременной памятью. Нейроанатомия обнаружила, что дорсальная префронтальная доля принимала проекцию волокон ассоциации из апикальной доли, а первичная зрительная кора передавала пространственные характеристики (в визуальной информации, трансформированной визуальным путем) в ассоциированную кору апикальной доли, и формировала пространственное восприятие при в то же время. Наконец, интегрированная пространственная информация передается дорсальной префронтальной доли для формирования пространственной памяти. Одним словом, визуальная информация завершила обработку позиционного и пространственного отношения в верхней задней коре дорсальным путем. 28
Основываясь на имеющейся литературе и результатах этого эксперимента, мы полагаем, что изображения и звук вводятся некоторыми слуховыми и зрительными проводящими путями. Конкретные чувства, такие как цвет, относительное пространственное положение и восприятие пространства, формируются в теменной доле. В итоге сигналы распространяются на лобную долю, чтобы продолжить обработку, например, следующее решение, планирование и выполнение. Частая активация этих энцефальных областей интернет-наркоманов приводит к усилению синхронизации в этих регионах. Усиление синхронизации мозжечка, ствола мозга, лимбической доли, лобной доли и апикальной доли может быть связано с поощрительными путями, и его конкретные механизмы должны быть подтверждены дальнейшими исследованиями.
В заключение, это исследование применяло метод fMRI состояния покоя для сбора данных и метода ReHo для анализа данных. Мы обнаружили, что в студенческих колледжах IAD наблюдались аномалии в региональной однородности по сравнению с контрольной группой. В большинстве областей мозга наблюдается усиление синхронизации. Результаты отражают функциональное изменение мозга у студентов колледжа IAD, а усиление синхронизации между мозжечком, мозговым течением, лимбической долей, лобной долей, апикальной доле может иметь отношение к методам вознаграждения. Это исследование дает новый метод и идею изучения этиологии IAD и подтверждает возможность одновременного применения ReHo к доклиническим и клиническим исследованиям IAD.
Ссылки
1. Чжоу Ц., Сяо М.С. Интернет-зависимость, использование, удовлетворение и получение удовольствия: случай тайваньских студентов. Comput Educ 2000; 35: 65-80.
2. Wu HR, Zhu KJ. Анализ путей по связанным факторам, вызывающим нарушение интернет-зависимости у студентов колледжа. Chin J Pub Health (Chin) 2004; 20: 1363-1364.
3. Борода К.В., Волк Е.М. Модификация предлагаемых диагностических критериев для интернет-зависимости. Cyberpsychol Behav 2001; 4: 377-383.
4. Zang Y, Jiang T, Lu Y, He Y, Tian L. Региональный подход гомогенности к анализу данных fMRI. NeuroImage 2004; 22: 394-400.
5. Wu T, Long X, Zang Y, Wang L, Hallett M, Li K и др. Изменения региональной однородности у пациентов с болезнью Паркинсона. Hum Brain Mapp 2009; 30: 1502-1510.
6. Лю И, Ван К., Ю Ц, Хе И, Чжоу Й, Лян М. и др. Региональная однородность, функциональная связность и визуализирующие маркеры болезни Альцгеймера: обзор исследований фМРТ в состоянии покоя. Neuropsychologia 2008; 46: 1648-1656.
7. Tian LX, Jiang TZ, Liang M, Zang Y, He Y, Sui M и др. Усиление активности головного мозга в состоянии покоя у пациентов с СДВГ: исследование МРТ. Brain Dev 2008; 30: 342-348.
8. Yuan Y, Zhang Z, Bai F, Yu H, Shi Y, Qian Y, et al. Аномальная нейронная активность у пациентов с перенесенной гериатрической депрессией: исследование функционального магнитного резонанса в состоянии покоя. J Affect Disord 2008; 111: 145-152.
9. Лю Х, Лю Z, Лян М, Хао У, Тан Л, Куанг Ф и др. Снижение региональной однородности при шизофрении: исследование состояния функционального магнитно-резонансного томографического состояния покоя. Neuroreport 2006; 17: 19-22.
10. Yu HY, Qian ZY, Zhang ZQ, Chen ZL, Zhong Y, Tan QF, et al. Изучение активности мозга на основе арифметики амплитуды низкочастотных флуктуаций с помощью МРТ во время умственной задачи расчета. Acta Biophysica Sinica 2008; 24: 402-407.
11. Катанода К., Йошикава К., Сугишита М. Функциональное исследование МРТ на нейронных субстратах для письма. Hum Brain Mapp 2001; 13: 34-42.
12. Прейбиш К., Берг Д., Хофманн Э., Солимози Л., Науманн М. Паттерны церебральной активации у пациентов с писчим спазмом: исследование функциональной магнитно-резонансной томографии. J Neurol 2001; 248: 10-17.
13. Wassink TH, Andreasen NC, Nopoulos P, Flaum M. Морфология мозжечка как предиктор симптома и психосоциального исхода при шизофрении. Biol Psychiatry 1999; 45: 41-48.
14. Schlosser R, Gesierich T, Kaufmann B, Vucurevic G, Hunsche S, Gawehn J, et al. Измененная эффективная связь во время работы с памятью при шизофрении: исследование с использованием МРТ и моделирование структурных уравнений. NeuroImage 2003; 19: 751-763.
15. Badre D, Wagner AD. Отбор, интеграция и мониторинг конфликтов; оценивая природу и общность механизмов префронтального когнитивного контроля. Neuron 2004; 41: 473-487.
16. Braver TS, Barch DM, Gray JR, Molfese DL, Snyder A. Передняя корунда коры и конфликт реакции: эффекты частоты, торможения и ошибок. Cereb Cortex 2001; 11: 825-836.
17. Barch DM, Braver TS, Akbudak E, Conturo T, Ollinger J, Snyder A. Передняя корундовидная коре и конфликт ответов: влияние модальности ответа и области обработки. Cereb Cortex 2001; 11: 837-848.
18. Bush G, Frazier JA, Rauch SL, Seidman LJ, Whalen PJ, Jenike MA и др. Передняя цигулярная дисфункция коры при нарушении дефицита внимания / гиперактивности, выявленная с помощью МРТ и счетной стропы. Biol Psychiatry 1999; 45: 1542-1552.
19. Bartzokis G, Beckson M, Lu PH, Edwards N, Rapoport R, Wiseman E, et al. Связанные с возрастом сокращения объема головного мозга у лиц, употребляющих амфетамин и кокаина, и нормальный контроль: последствия для исследований зависимости. Психиатрия Res 2000; 98: 93-102.
20. Modell JG, Mountz JM, Бересфорд ТП. Базальные ганглии / лимбическое стриатальное и таламокортикальное вовлечение в тягу и потерю контроля над алкоголизмом. J Neuropsychiatry Clin Neurosci 1990; 2: 123-144.
21. Тремблей А, Шульц В. Относительное предпочтение предпочтения в ортофронтальной коре приматов. Природа 1999; 398: 704-708.
22. Роббинс Т.В. Химия разума: нейрохимическая модуляция префронтальной кортикальной функции. J Comp Neurol 2005; 493: 140-146.
23. Hester R, Garavan H. Исполнительная дисфункция при наркомании кокаина: свидетельство дискордантной лобной, зубчатой и мозжечковой активности. J Neurosci 2004; 24: 11017-11022.
24. Berlin HA, Rolls ET, Kischka U. Импульсивность, восприятие времени, эмоции и усиление чувствительности у пациентов с орбитофронтальными повреждениями коры. Мозг 2004; 127: 1108-1126.
25. Мешок AT, Hubl D, Prvulovic D, Formisano E, Jandl M, Zanella FE и др. Brain Res Cogn Brain Res 2002; 13: 85-93.
26. Vandenberghe R, Gitelman DR, Parrish TB, Mesulam MM. Функциональная специфика превосходного теменного опосредствавания пространственного сдвига. Neuroimage 2001; 14: 661-673.
27. Zheng JL, Wu YM, Shu SY, Liu SH, Guo ZY, Bao XM и др. Роль теменных долей в познании пространственной памяти у здоровых добровольцев. Тяньцзинь Med J (Chin) 2008; 36: 81-83.
28. Rao SC, Rainer G, Miller EK. Интеграция того, что и где в префронтальной коре примата. Наука 1997; 276: 821-824.
;
